DE2402278A1

DE2402278A1 - Isocyanuratgruppenhaltige kombinationsschaumstoffe

Info

Publication number: DE2402278A1
Application number: DE19742402278
Authority: DE
Inventors: Robert Dipl Chem Dr Bachl; John Dr Hutchison; Heinz Dipl Chem Dr Weber
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1974-01-18
Filing date: 1974-01-18
Publication date: 1975-08-21
Also published as: FR2258413B1; FR2258413A1

Description

BASF Aktiengesellschaft

Unser Zeichens O₀Z₀ ^O 232 M/Be

67OO Ludwigshafen, 16.1.1974 Isocyanuratgruppenhaltige Kombinationsschaumstoffe

Die Erfindung betrifft Kombinationsschaumstoffe mit verbesserter Abriebfestigkeit und Zähigkeit, die aus Polyisocyanuratschaumstoffen und darin eingebetteten vollständig ausgeschäumten Kunststoffpartikeln auf der Grundlage von Polyvinylchlorid-, Polystyrol- und/oder Polyäthylenpolymerisaten bestehen_o

Die Herstellung von isocyanuratgruppenhaltigen Polyurethanschaumstoffen ist bekannt. Hierbei werden üblicherweise Polyisocyanate in Gegenwart von Hilfsmitteln und Katalysatoren cyclisiert und polymerisiert und die erhaltenen isocyanatgruppenhaltigen Isocyanurate und Polymerisate mit Polyolen umgesetzt, Gegebenenfalls ist es auch zweckmäßig, die Tri» bzw. Polymerisationsreaktion und die Polyoladdition gleichzeitig durchzuführen. Derartige Polymerschaumstoffe sind aufgrund starker Quervernetzungen hart und spröde und weisen eine geringe Abriebfestigkeit und Zähigkeit auf.

Es ist ferner bekannt, aus zerkleinerten, geschäumten Polymerteilchen, wie geschäumten Teilchen aus Polyurethanen, Butadien-Styrol-Latex, Polyvinylacetat u.a. und isocyanatgruppenhaltigen Prepolymeren in Gegenwart von Wasser-Katalysator-Mischungen Polyurethanschaumstoffe herzustellen, die derartige Polymerteilchen eingebettet enthalten. Geschäumte Polymerteilchen, die durch Zerreißen von Abfallpolymeren hergestellt werden, besitzen unregelmäßig geformte, meist zackige Oberflächen. Die Teilchen verzahnen deshalb leicht miteinander zu größeren Agglo« meraten, die nur schwer mit dem isocyanatgruppenhaltigen Prepolymeren. einheitlich mischbar sind. Die aufgeschäumten Formkörper enthalten die geschäumten Polymerteilchen deshalb in einer äußerst unregelmäßigen Verteilung, so daß die Gebrauchseigenschaften derartiger Produkte starken Schwankungen unterliegen ο

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Harte Schaumstoffgebilde, die eine ausreichende Formbeständigkeit aufweisen, können aus diskreten Teilchen eines porösen Styrolpolymerisates und einer schaumfähigen, unter Bildung von Polyurethanen reagierenden Mischung aus Polyolen, Polyisocyanaten und Hilfsmitteln hergestellt werden„ Nachteilig an diesen Kombinationsschaumstoffen auf Polyurethanbasis ist, daß die Produkte eine relative geringe Temperatur- und Plammbeständigkeit aufweisen.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, temperatur- und flammbeständige Kombinationsschaumstoffe mit hohem Wärmeleitwiderstand und im Vergleich zu Isocyanuratschaumstoffen verbesserter Abriebfestigkeit und Zähigkeit zu entwickeln.

Es wurde gefunden, daß diese vorteilhaften Eigenschaften isocyanuratgruppenhaltige Kombinationsschaumstoffe auf Basis von Isocyanuratschaumstoffen und vollständig aufgeschäumten Olefinpolymerisatpartikeln aufweisen, die enthalten:

A) 95 bis 30 GeWo^, bezogen auf das Gesamtgewicht, eines Isocyanuratschaumstoffes aus Polyisocyanaten, Katalysatoren, Treibmitteln und gegebenenfalls Polyolen und Hilfsmitteln, und

B) 5 bis 70 Gew„#, bezogen auf das Gesamtgewicht, vollständig aufgeschäumte Kunststoffpartikel mit einer Teilchengröße von ungefähr 1 bis 30 mm im Durchmesser und einem Schüttgewicht von ungefähr 5 bis 200 g/Liter aus KLyvinylchlorid-, Polystyrol- und/oder Polyäthylen-homo- und/oder -copolymerisaten, wobei die aufgeschäumten Olefinpolymerisatpartikel (B) in den Isocyanuratschaumstoff (A) eingebettet sind.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen isocyanuratgruppenhaltigen Kombinationsschaumstoffe eignen sich organische Isocyanate mit einer Funktionalität von mindestens zwei. Genannt seien beispielsweise aromatische Polyisocyanate, wie Diphenylmethandiisocyanate, Triphenylmethan-triisocyanate, Biphenyl-diisocyanat, m- oder p-Phenylen-diisocyanat und 1,5-Naphthylendiisocyanate. Vorzugsweise verwendet werden die rohen und reinen Toluylen-dlisocyanate und Mischungen aus 2,2'-, 2,4^f- und 4,4'-Diphenylmethan-diisocyanat und Polyphenyl-polymethylen-

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polyisocyanatenο Die Polyisocyanate können einzeln oder als Gemische zur Anwendung kommen.

Katalysatoren für die Cyclisierung und Polymerisation von Isocyanaten sind bekannt. Als Beispiele seien genannt; starke Basen, wie quarternäre Ammoniumhydroxide, beispielsweise Benzyltrimethylammoniumhydroxid; Alkalimetallhydroxide, beispielsweise Natrium- oder Kaliumhydroxid; Alkalimetallalkoxide, beispielsweise Natriumraethylat und- Kaliumisopropylatj Trialkylphosphine, beispielsweise Triäthylphosphinj Alkylaminoalkylp'henole, beispielsweise 2,4,6-Tris- (dime thy laminomethyl) -phenol; 3- und/oder 4-substituierte Pyridine, beispielsweise 3- oder 4-Methylpyridin; metallorganische Salze, beispielsweise Tetrakis-(hydroxyäthyl)-natriumborat; Friedel-Crafts-Katalysatoren, beispielsweise Aluminiumchlorid, Eisen(Ill-chlorid, Borfluorid und Zinkchlorid und Alkalimetallsalze von schwachen organischen Säuren und Nitrophenolaten, beispielsweise Kaliumacetat, Kaliumoctoat, Kalium-2-äthyl-hexoat, Kalium-benzoat, Natriumpikrat und Phthalimid-Kalium. In vielen Fällen ist es vorteilhaft, neben den genannten Cyclisierungs- und Polymerisationskatalysatoren zusätzlich Verbindungen zu verwenden, die die Polyurethanbildung aus Polyolen und Polyisocyanaten katalysieren. Geeignet sind beispielsweise tertiäre Amine, wie 1,4-Diazabicyclo-(2, 2, 2) -octan und N,N-Dimethylbenzylamin, gewisse organische Metallverbindungen wie Stannooctoat und Dibutylzinnlaurat und Mischungen aus tertiären Aminen und Zinnverbindungen.

Die geeignete Menge an Katalysator zur Herstellung der erfindungsgemäßen Kombinationsschaumstoffe ist abhängig von der Wirksamkeit des in Frage kommenden Katalysators«, Im allgemeinen hat es sich als zweckmäßig erwiesen, 1 bis 15 Gewichtsteile, vorzugsweise 2 bis 12 Gewichtsteile Katalysator für jeweils 100 Gewichtsteile an organischem Polyisocyanat zu verwenden.

Zu Treibmitteln, welche im erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden können, gehört Wasser, das mit Isocyanatgruppen unter Bildung von Kohlendioxid reagiert. Die Wassermengen, die zweckmäßigerweise verwendet werden können, betragen 0,1 bis 2 %, bezogen auf das Gewicht an Polyisocyanate Gegebenenfalls können

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auch größere Wassermengen verwendet werden, jedoch vorzugsweise dann nicht, wenn die thermische Stabilität oder die Wärmeisolationseigenschaften von besonderer Bedeutung sind,,

Andere verwendbare Treibmittel sind niedrig siedende Flüssigkeiten, die unter dem Einfluß der exothermen Polymerisationsreaktion verdampfen. Geeignet sind Flüssigkeiten, welche gegenüber dem organischen Polyisocyanat inert sind und Siedepunkte von nicht über 10O⁰C bei Atmosphärendruck, vorzugsweise zwischen -40 und +5O⁰C, aufweisen Beispiele derartiger Flüssigkeiten sind halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Methylenchlorid, Trichlorfluormethan, Dichlor-difluormethan, Dlchlor-monofluormethan, Dichlor-tetrafluoräthan und l,l,2-Trichlor-l,2,2-trifluoräthan_e Auch Gemische dieser niedrig siedenden Flüssigkeiten untereinander und/oder mit anderen substituierten oder unsubstituierten Kohlenwasserstoffen können verwendet werden,,

Die zweckmäßigste Menge an niedrig siedender Flüssigkeit zur Herstellung der Schaumstoffe hängt ab von der Schaumdichte, die man erreichen will, sowie gegebenenfalls von der Mitverwendung von Wasser» Im Allgemeinen liefern Mengen von 5 bis 40 GeWo$, bezogen auf 100 Gewichtsteile organisches Polyisocyanat, zufriedenstellende Ergebnisse»

Der Reaktionsmischung können auch noch Hilfsmittel einverleibt werden. Genannt seien beispielsweise oberflächenaktive Substanzen, welche zur Unterstützung der Homogenisierung der Ausgangsstoffe dienen und gegebenenfalls auch geeignet sind die Zellstruktur der Schaumstoffe zu regulieren _o In Betracht kommen Siloxan-Oxyalkylen-Mischpolymerisate und andere Organopolysiloxane, oxäthylierte Alkylphenole, oxäthylierte Fettalkohole, Paraffinöle, Rizinusöl- bzw. Rizinolsäure-Schwefelsäure-Ester und Türkischrotölo

Es kann auch vorteilhaft sein, einen Weichmacher in das Reaktionsgemisch einzubeziehen, so daß die Neigung zu Sprödigkeit in den Produkten verringert wird. Es können übliche Weichmachungsmittel verwendet werden, doch ist es besonders zweckmäßig, solche Mittel zu verwenden, die Phosphor und/oder HaIo-

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genatome enthalten und dadurch die Flammfestigkeit der Polyisocyanuratkunststoffe zusätzlich vergrößern. Zu solchen Mitteln gehören Trikresylphosphat, Tris-2-chloräthylphosphat, Trischlorpropylphosphat und Tris-2,3-dikrompropylphosphat_o

Die isocyanuratgruppenahltigen Kombinationsschaumstoffe können ohne Zusatz von Polyolen hergestellt werden» Vorzugsweise werden jedoch zur Herstellung der erfindungsgemäßen Kombinationsschaumstoffe Polyole mitverwendet„ Zweckmäßig werden die Polyole und Polyisocyanate in einer solchen Menge zur Reaktion gebracht, daß das Verhältnis von Isocyanat- zu Hydroxylgruppen mindestens 2 : 1, vorzugsweise zwischen 5 : 1 und 10 : 1 beträgt. Polyole, die gegebenenfalls zur Herstellung der erfindungsgemäßen PoIyisocyanuratschaumstoffe verwendet werden können, sind z.B„ monomere Polyole, wie Äthylenglykol, Propylenglykol, Tetramethylenglykol, Trimethylolpropan, Glyzerin, Pentaerythrit und auch Polyole mit höherem Molekulargewicht, die bevorzugt verwendet werden, wie Polyäther- und Polyesteröle»

Geeignete Polyätherole können dadurch hergestellt werden, daß man ein oder mehrere Alkylenoxide mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen im Alkylenrest mit einem Startermolekül, das mehrere aktive Wasserstoffatome gebunden enthält, umsetzt. Geeignete Alkylenoxide sind ZoB₀ Ä'thylenoxid, 1,2-Propylenoxid, Epichlorhydrin, 1,2- und 2,3-Butylenoxid. Die Alkylenoxide können einzeln, alternierend nacheinander oder als Mischungen verwendet werden. Als Startermoleküle kommen beispielsweise in Betracht: Wasser; Amine, wie Ammoniak, Hydrazin, Ä'thylendiamin, Hexamethylendiamin, Toluylen-diamin, Diamino-diphenylmethan und Melamin} Aminoalkohole, wie Mono- und Diäthanolamin; Polycarbonsäuren, wie Adipinsäure und Terephthalsäure und Polyhydroxy!verbindungen, wie Ä'thylenglykol, Propylenglykol, DiäthyIenglykol, Glyzerin, Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Sorbit und Saccharose. Die Polyalkylenäther, die geradkettig, teilverzweigt oder verzweigt sein können, besitzen Molekulargewichte von 300 bis 10 000, vorzugsweise von 400 bis 3 000, und Hydroxylzahlen von 30 bis 800, vorzugsweise von 35 bis 400_o"

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Geeignete Polyesterpolyole können beispielsweise aus Dicarbonsäuren und mehrwertigen Alkoholen hergestellt werden. Als Dicarbonsäuren kommen beispielsweise in Betracht; aliphatische Dicarbonsäuren, wie Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Korksäure, Azelainsäure und Sebacinsäure, und aromatische Dicarbonsäuren, wie Phthalsäure, Isophthalsäure und Terephthalsäure. Die Säuren können einzeln oder als Gemisch verwendet werden.' Zur Herstellung der Polyesterole kann es gegebenenfalls vorteilhaft sein, anstelle der Carbonsäuren die entsprechenden Carbonsäurederivate, wie Carbonsäureester mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen im Alkoholrest, Carbonsäureanhydride oder Carbonsäurechloride zu verwenden. Beispiele für mehrwertige Alkohole sind Glykole, wie Äthylenglykol, Diäthylenglykol, Butandiol-1,4, Pentandiol-1,5, Hexandiol-1,6, Decandiol-1,10, 2,2-Dimethylpropandiol-1,3 und 2,2,4-Trimethylpentandiol-l,5j Triole, wie Glycerin und Trimethylolpropan und Polyole, wie Pentaerythrit, Sorbitol und Saccharose. Je nach den gewünschten Eigenschaften können die Polyole allein oder als Mischungen in verschiedenen Mengen verwendet werden. Die Polyesterpolyole, die gerad- oder verzweigtkettig, di- oder polyfunktionell aufgebaut sein können, besitzen Molekulargewichte von 800 bis 4 000, vorzugsweise von 1 000 bis 2 500 und Hydroxylzahlen von 50 bis 500, vorzugsweise von 60 bis 20O₀ Besonders geeignet zur Herstellung von harten, isocyanuratgruppenhaltigen Schaumstoffen mit vorzüglicher Hochtemperatur- und Flammbeständigkeit bei gleichzeitiger minimaler Sprödigkeit sind Polyesterpolyole mit Hydroxylzahlen von 60 bis 200 und Molekulargewichten von 2 000 bis 500.

Wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Kombinationsschaumstoffe ist, daß die Produkte neben 95 bis 30 Gew.^, vorzugsweise 8o bis 6o Gew.%, eines Isocyanuratschaumstoffes 70 bis 5 Gew.$>, vorzugsweise 40 bis 20 Gew.^, bezogen auf das Gesamtgewicht, vollständig ausgeschäumte Kunststoffpartikel mit einem mittleren Durchmesser von 1 bis 30 mm, vorzugsweise von 3 bis 20 mm und einem Schüttgewicht von ungefähr 5 bis 200 g/Liter, vorzugsweise 20 bis 80 g/Liter aus Polyvinylchlorid-, Polystyrol- und/oder Polyäthylen-homo- und/oder -copolymerisaten enthalten, wobei die aufgeschäumten Olefinpolymerisatpartikel in den Isocjranuratschaumstoff eingebettet sind«, Die genannten aufge-

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schäumten Olefin-homo- und/oder Copolymerisatpartikel können der schaumfähigen Mischung aus Polyisocyanaten, Katalysatoren, Treibmitteln und gegebenenfalls Polyolen und Hilfsmitteln einzeln oder in Form von Mischungen einverleibt werden.

In Betracht kommen beispielsweise weichelastische, aufgeschäumte Äthylen-homo- oder -copolymerisate, deren Röntgenkristallinität bei 25⁰C über 25 % liegt„ Besonders geeignet sind Copolymerisate des Äthylens mit anderen äthylenisch ungesättigten Monomeren, die zweckmäßig mehr als ungefähr 50 Gew.% Äthylen, bezogen auf das Copolymerisatgewicht, einpolymerisiert enthalten. Genannt seien beispielsweise Copolymerisate des Äthylens mit 5 bis 30 Gew.fo Acryl-, Methacryl- oder Vinylcarbonsäureester mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen im Alkoholrest, bezogen auf das Gesamtge- - ' wicht des Copolymerisates« Unter den Comonomeren haben die Ester der Acrylsäure des n- und tert.-Butanols und das Vinylacetat eine besondere Bedeutung. Auch können Gemische der Äthylenpolymerisate untereinander oder mit anderen polymeren Verbindungen verwendet werden.

Vorzugsweise werden als aufgeschäumte Olefinpolymerisatpartikel jedoch harte, zähe Schaumstoffgebilde, die. eine ausreichende Wärmeformbeständigkeit aufweisen, verwendet. Genannt seien Homo- und Copolymerisate des Styrols und Vinylchlorids. Als Homo- und Copolymerisate des Styrols kommen Polystyrol und Mischpolymerisate des Styrols mit anderen äthylenisch ungesättigten, copolymerisierbaren Verbindungen, die ungefähr 60, vorzugsweise mehr als 75 Gew.% Styrol einpolymerisiert enthalten, in Betracht. Als Mischpolymerisationskomponenten eignen sich beispielsweise: α-Methylstyröl, kernhalogenierte Styrole, kernalkylierte Styrole, Acrylnitril, Ester der Acryl- oder Methacrylsäure von' Alkoholen mit 1 bis 8 C-Atomen, N-Vinylverbindungen, wie Vinylcarbazol, Maleinsäureanhydrid oder auch geringe Mengen an Verbindungen, die zwei polymerisierbare Doppelbindungen enthalten wie Butadien, Diviny!benzol oder Butandioldiacrylat.

Mono- und Copolymerisate des Vinylchlorids sind beispielsweise Polyvinylchlorid und Copolymerisate des Vinylchlorids mit äthylenisch ungesättigten Monomeren, wie Styrol, Maleinsäureanhydrid und α-Methylstyrol. - 8 -

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Die aufgeschäumten Olefinpolymerisatpartikel werden nach gebräuchlichen technischen Verfahren erhalten, z„B_e durch Mischen der Olefinpolymerisate mit einem Treibmittel in einem Extruder und Auspressen der Mischung durch eine Lochdüse, wobei der erhaltene treibmittelhaltige Strang unmittelbar nach dem Verlassen der Düse vor dem Aufschäumen zerkleinert wird« Es ist aber auch möglich, solche Teilchen zu verwenden, die durch Erhitzen von Gemischen aus Olefinpolymerisaten und solchen Treibmitteln erhalten werden, die sich unter Bildung gasförmiger Produkte zersetzen«, Die Polystyrolschaumstoffe werden üblicher Weise durch Vorschäumen von verschäumbaren treibmittelhaltigen Iblymerisatteilchen bei Temperaturen oberhalb ihres Erweichungspunktes zu einem losen Haufwerk von gewünschtem Schüttgewicht und anschließendem Ausschäumen der noch treibmittelhaltigen und daher noch weiter blähfähigen vorgeschäumten Polystyrolteilchen erhalten ο

Die aufgeschäumten Olefinpolymerisatpartikel, die vorzugsweise annähern! Kugelgestalt besitzen,sind vollständig geschäumt, sie enthalten praktisch kein Treibmittel mehr und können daher durch Erhitzen nicht mehr geschäumt werden_o

Die Herstellung der kombinierten isocyanuratgruppenhaltigen Schaumstoffe wird in Formen vorgenommen. Man verwendet zweckmäßig solche Formen, deren Wände fest mit dem Boden verbunden sind und die gegebenenfalls eine bewegliche Abdeckung besitzen. Hierbei wird zweckmäßig eine bewegliche Abdeckung verwendet, deren Seitenteile die Seitenwände der Form überlappen«, Auf diese Weise kann gegebenenfalls der Rauminhalt der Form beim Aufschäumen der schaumfähigen Mischung auf nahezu das Doppelte seines ursprünglichen Volumens ausgedehnt werden. Die Verwendung einer solchen Form ist besonders dann vorteilhaft, wenn bei der Aushärtung des Kombinationsschaumstoffs eine bestimmte Volumenvergrößerung zur Einstellung eines bestimmten Raumgewichtes angestrebt wird. Die Formen sollen ferner so beschaffen sein, daß gegebenenfalls beim Einspritzen der schaumfähigen Mischung unter Druck die Luft, nicht aber die geschäumten Kunststoff partikel entweichen können. Man kann auch Formen verwenden, deren Wände perforiert sind, oder solche, in deren Wände 1 bis 5,

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vorzugsweise 2 bis 3 Düsen mit kleinkalibrigen Öffnungen eingebaut sind, durch die die schaumfähige Mischung in die Form eingespritzt und gegebenenfalls die Luft aus der Form austreten kann ο

Unter Formen sollen auch kontinuierlich arbeitende Formgebungsvorrichtungen verstanden werden, wie sie beispielsweise zum kontinuierlichen Hersteilen von Formkörpern aus Polyurethanschaumstoffen Verwendung finden. Solche Vorrichtungen bestehen Z₀B. aus 4 Fließbändern, die derart zueinander angeordnet sind, daß sie einen Kanal bilden. In diesen Kanal werden die aufgeschäumten Kunststoffpartikel an einem Ende eingebracht, in einem angemessenen Abstand von diesem Ende wird die schaumfähige Mischung hinzugefügt, dann aufgeschäumt und der erhaltene kombinierte Schaumstoffstrang am anderen Ende des Kanals ausgetragen. Die Fließbänder können auch als Endlosbänder von Einzelformen ausgebildet sein.

Für die technische Durchführung des Verfahrens ist es zweckmäßig, Formen, beispielsweise mit Teflon beschichtete Formen, zu verwenden, an deren Wänden die Kombinationsschaumstoffe nicht haften. Es ist jedoch auch möglich, die Formen mit einer dünnen Einlage, beispielsweise aus glattem Papier oder einer glatten Kunststoffolie auszukleiden und auf diese Weise ein Anhaften der Schaumstoffkörper an den Formwandungen zu verhindern.

Die kombinierten isocyanuratgruppenhaltigen Kombinationsschaumstoffe können nach üblichen Verfahren hergestellt werden. So ist es beispielsweise möglich, die geschäumten Kunststoffpartikel in die schaumfähige Mischung einzutragen und intensiv zu durchmischen. Zu guten Ergebnissen gelangt man auch, wenn man die schaumfähige Mischung in eine Form einbringt, mit den aufgeschäumten Kunststoffpartikeln überschichtet und anschließend durch Schütteln oder Wenden der Form um ungefähr l80° die Ausgangskomponenten miteinander in Kontakt bringt. Vorzugsweise werden jedoch die erfindungsgemäßen Kombinationsschaumstoffe auf folgende Weise hergestellt. Die aufgeschäumten Kunststoffpartikel werden in loser Schüttung oder in miteinander verschweißten oder verklebten Agglomeraten in eine Form, deren

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Seitenwände verschlossen sind und deren obere Begrenzung Löcher aufweist, die ein Entweichen der Luft, jedoch keinen Durchtritt der aufgeschäumten Kunststoffpartikel gestattet, eingebracht. Durch eine öffnung im unteren Teil der Form führt man dann die schäumfähige Mischung aus Polyisocyanaten, Katalysatoren, Treibmitteln und gegebenenfalls Polyolen und Hilfsmitteln gegebenenfalls unter einem Druck von 1,2 bis 8 Bar, vorzugsweise 1,5 bis 3 Bar ein, die die Luft verdrängt und die Zwischenräume zwischen den aufgeschäumten Kunststoffpartikeln ausfüllte Anschließend läßt man die -Reaktionsmischung aufschäumen und aushärten.

Überraschend hierbei ist, daß aus losen Schüttungen von geschäumten Kunststoffpartikeln und schaumfähigen Mischungen zur Isocyanuratschaumstoffherstellung Kombinationsschaumstoffe hergestellt werden können, die die aufgeschäumten Kunststoffpartikel in homogener Verteilung eingebettet enthalten. Aufgrund der homogenen Verteilung weisen die erfindungsgemäßen Kombinationsschaumstoffe über das gesamte Volumen einen einheitlichen Aufbau und damit verbunden die gleichen Gebrauchseigenschaften auf«,

Die erfindungsgemäßen isocyanuratgruppenhaltigen Kombinationsschaumstoffe, die Dichten von 0,02 bis 0,2 g/cnr besitzen, sind temperaturbeständig, selbstverlöschend, weisen einen hohen Wärmeleitwiderstand und im Vergleich zu Isocyanuratschaumstoffen eine wesentlich verbesserte Abriebfestigkeit und Zähigkeit auf. Die Produkte besitzen ein starkes Energie- und Schallabsorptionsvermögen und aufgrund ihrer geringen Wasserdampfdurchlässigkeit eine hohe.Isolierwirkung.

Die erfindungsgemäßen Kombinationsschaumstoffe können vielseitige Anwendung finden. Die Produkte eignen sich beispielsweise für Auskleidungen, in Form von Platten als Schall- und Wärmeisolierung in Gebäuden, als Isoliermaterial, beispielsweise im Karrosseriebau und zur Herstellung von Zwischenlagen in Verbundelementen.

Die in den Beispielen angegebenen Teile sind Gewichtsteile.

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Das Brandverhalten wurde nach ASTM D 1692-68 geprüft. Hierbei werden 5 Probekörper mit den Abmessungen 51 x 152 χ 13 nun, die bei 127 mm markiert sind, 60 see lang mit einer normierten Flamme beflammt„ Brennt die Probe nach der Entfernung der Pr-imärf lamme nicht über die Marke bei 127 mm hinaus, so gilt die Probe als "selbstverlöschend nach diesem Test (SE)". Die abgebrannte Strecke 1 (in cm) und die Brennzeit t (see) sind ein Maß für die Flammwidrigkeit.

Beispiel 1

Eine schaumfähige Mischung aus

567,8 g eines Gemisches aus Diisocyanato-diphenylmethanen und

Polyphenyl-polymethylen-polyisoeyanaten 113*6 g eines Polyätherpolyols auf Basis Trimethylolpropan-

Propylenoxid mit einer OH-Zahl von 350 bis 400 11,36 g eines Schaumstabilisators auf Silikon-Glykolbasis 113*6 g Trichlorfluormethan und

2,75 g einer 40-gewichtsprozentigen Lösung von Kaliumacetat in Äthylenglykol

wird nach intensivem Rühren in eine schachtelartige Form mit den Abmessungen 345 x 345 x 126 mm eingebracht und mit 236 g Polystyrolschaumstoffteilchen mit einem Schüttgewicht von 19 g/Liter und einem mittleren Durchmesser von ca 3 mm überschichtet „ Die Form wur.de verschlossen und zur Durchmischung .der aufgeschäumten Kunststoffpartikel mit der schaumfähigen Mischung kurze Zeit intensiv geschüttelt. Nach Anlegen eines geringen Gegendrucks an die Form läßt man die Reaktionsmischung aufschäumen. Der gebildete Kombinationsschaumstoff wird nach 60 Minuten entformt und nach mindestens 15-stündiger Lagerung bei Raumtemperatur zu Prüfkörpern verarbeitet.

Der Kombinationsschaumstoff, der ein Raumgewicht von 46 g/Liter besaß, zeigte eine hohe Abriebfestigkeit. Im Druckversuch nach DIN 53 421 wurden im geprüften Bereich (0 bis 50 % Stauchung) keine Anzeichen für ein Zusammenbrechen des Schaumgefüges festgestellte Die Druckspannung bei 10-prozentiger Stauchung betrug

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-MT- O.Z. JO

ρ **^ ρ

2,2 kp/cm , die Biegefestigkeit nach DIN 53 425 3*7 kp/em bei 5 mm Durchbiegung beim Bruch und die Wärmeformbeständigkeit nach DIN 53 ^24 (Druckversuch) 138⁰C. Der Kombinationsschaumstoff war nach ASTM D 1692-68 selbstverlöschend (SE) und besaß eine abgebrannte Strecke 1 = 3*8 cm und eine Brennzeit t = 89sec,

Beispiel 2

Verfährt man analog den Angaben von Beispiel 1, verwendet jedoch anstelle eines Polystyrolschaumstoffs mit einem Schüttgewicht von 19 g/Liter 548 g Polystyrolschaumstoffpartikel mit einem Schüttgewicht von 40 g/Liter und einem mittleren Durchmesser von ca 3 mm, so erhält man einen Kombinationsschaumstoff mit einem Raumgewicht von 73 g/Liter mit hervorragender Abriebfestigkeit. Der Kombinationsschaumstoff zeigte im Druckversuch nach DIN 53 421 im gemessenen Bereich (0-50 % Stauchung) keinerlei Anzeichen für ein Zusammenbrechen des Schaumgefüges. Die

ρ Druckspannung bei 10-prozentiger Stauchung betrug 4,5 kp/cm und die Biegefestigkeit nach DIN 53 423 4,2 kp/cm , gemessen mit 2 mm Durchbiegung beim Bruch. Der Kombinationsschaumstoff war nach ASTM D 1692-68 selbstverlöschend (SE) mit einer abgebrannten Strecke 1 = 5*7 cm und einer Brennzeit t = 201 see.

Vergleichsbeispiel A

Stellte man analog den Angaben von Beispiel 1 aus einer schaumfähigen Mischung ohne Zusatz von Polystyrolschaumstoffteilchen einen Polyisocyanuratschaumstoff her, so besaß dieser ein Raumgewicht von 42 g/Liter. Das Produkt wies eine sehr geringe Abriebfestigkeit auf. Im Druckversuch nach DIN 53 421 zerbrach das Schaumgefüge bereits bei einer 6-prozentigen Stauchung (Druckfestigkeit 1,3 kp/cm ). Die Biegefestigkeit betrug 2,6 kp/cm bei 7 mm Durchbiegung beim Bruch. Der Schaumstoff war nach ASTM D 1692-68 selbstverlöschend (SEj 1 = 1,4 cm, t = 0 see.).

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Vergleichsbeispiel B

Verfährt man analog den Angaben von Vergleichsbeispiel A, verwendet jedoch anstelle von Kaliumacetat eine äquivalente Menge 2,4,6-Tris(-dimethylaminomethyl)-phenol als Katalysator, so erhält man einen Polyisocyanuratschaumstoff mit einem Raumgewicht von 6l g/Liter, der eine sehr geringe Abriebfestigkeit aufweist. Im Druckversuch nach DIN 53 421 zerbrach das Schaumgefüge bereits bei einer 5-prozentigen Stauchung (Druckfestigkeit 4,2 kp/cm²).

Beispiel 3

Eine schaumfähige Mischung aus

567*8 g eines Gemisches aus Diisocyanato-diphenylmethanen und

Polyphenyl-polymethylen-polyisocyanaten 113*5 g eines Polyätherpolyols auf Basis Trimethylolpropan-Pro-

pylenoxid mit einer OH-Zahl von 350 bis 400 11*35 g eines Schaumstabilisators auf Silikon-Ä'thylenglykol-

Basis
113*5 g Trichlorfluormethan und

2,84 g einer 40-gewichtsprozentigen Lösung von Kaliumacetat in Äthylenglykol wird nach intensivem Mischen in eine schachtelartige Form mit den Abmessungen 345 x 345 x 126 mm eingebracht und mit

272 g Polyvinylchloridschaumstoffteilchen mit einem Schüttgewicht von l8 g/Liter und einem mittleren Durchmesser von ca 10 mm, die durch Extrusion unter Begasung mit Methylchlorid einer Abmischung aus 60 Teilen Polyvinylchlorid mit einem K-Wert von 6l und 40 Teilen eines Copolymerisates mit einem K-Wert von 60 aus 90 Teilen Styrol und 10 Teilen Maleinsäureanhydrid, erhalten wurden, überschichtet. Die Form wurde verschlossen und zur Durchmischung der aufgeschäumten Kunststoffteilchen mit der schaumfähigen Mischung kurze Zeit intensiv geschüttelt» Nach Anlegen eines geringen Gegendruckes an die Form läßt man die Reaktionsmischung aufschäumen. Der gebildete Kombinationsschäumstoff wird nach 60 Minuten entformt und nach mindestens 15-stündiger Lagerung bei Raumtemperatur zu Prüfkörpern verarbeitet.

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Der Kombinationsschaumstoff, der ein Raumgewicht von 48 g/Liter besaß, -zeigte eine hohe Abriebfestigkeit„ Im Druckversuch nach DIN 53 ^21 wurden im geprüften Bereich (0 bis 50 % Stauchung) keine Anzeichen für ein Zusammenbrechen des Schaumgefüges festgestellt. Die Druckspannung bei 10-prozentiger Stauchung betrug 3/0 kp/cm², die Biegefestigkeit nach DIN 53 423 2,3 kp/cm² bei 4 mm Durchbiegung beim Bruch, und die Wärmeformbeständigkeit nach DIN 53 424 (Druckversuch) 154°C. Der Kombinationsschaumstoff war nach ASTM D 1692-68 selbstverlöschend (SE) und besaß eine abgebrannte Strecke 1 = 1,7 cm und eine Brennzeit t = 7^ see,

Beispiel 4

Verfährt man analog den Angaben von Beispiel 3, verwendet jedoch anstelle von Polyvinylchloridschaumstoffteilchen mit einem Schüttgewicht von l8 g/Liter 292 g Polyvinylchloridschaumstoffteilehen mit einem Schüttgewicht von 21 g/Liter und einem mittleren Durchmesser von ca 17 mm, die durch Extrusion unter Begasung mit Methylchlorid einer Abmischung aus 60 Teilen Polyvinylchlorid mit einem K-Wert von 6l und 40 Teilen eines Copolymerisates mit einem K-Wert von 60 aus 90 Teilen Styrol und 10 Teilen Maleinsäureanhydrid erhalten wurden, so erhält man einen Kombinationsschaumstoff mit- einem Raumgewicht von 52 g/Liter mit einer hohen Abriebfestigkeit. Der Kombinationsschaumstoff zeigte im Druckversuch nach DIN 53 421 im geprüften Bereich (0 bis 50 % Stauchung) keinerlei Anzeichen für ein Zusammenbrechen des Schaumgefüges. Die Druckspannung bei 10-prozentiger Stauchung beträgt 3,8 kp/cm , die Biegefestigkeit nach DIN 53 423 2,8 kp/cm , gemessen mit 3 mm Durchbiegung beim Bruch, und die Wärmeformbeständigkeit nach DIN 53 424 (Druckversuch) 128°C. Das Produkt war nach ASTM D 1692-68 selbstverlöschend (SE) mit einer abgebrannten Strecke 1 = 2,4 cm und einer Brennzeit t = 89 see.

Beispiel 5

Verfährt man analog den Angaben von Beispiel 3* verwendet jedoch anstelle von Polyvinylchloridsehaumstofftellchen mit einem Schüttgewioht von l8 g/Liter 226 g Polyvinylchloridschaumstoff-

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2Ä0227B

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teilchen mit einem Schüttgewicht von 21 g/Liter und einem mittleren Durchmesser von ca 15 mm, die durch Extrusion unter Begasung mit Methylchlorid einer Abmischung von 75 Teilen Polyvinylchlorid mit einem K-Wert von 6l und 25 Teilen eines Copolymerisates mit einem K-Wert von 47 aus 70 Teilen a-Methylstyrol und 30 Teilen Acrylnitril erhalten wurden, so erhält man einen Kombinationsschaumstoff mit einem Raumgewicht von 49 g/Liter mit guter Abriebfestigkeit. Der Kombinationsschaumstoff zeigte im Druckversuch nach DIN 53 421' im geprüften Bereich (0 bis 50 % Stauchung) keinerlei Anzeichen für ein Zusammenbrechen des Schaumgefüges. Die Druckspannung bei 10-prozentiger Stauchung beträgt 3,2 kp/cm² und die Biegefestigkeit nach DIN 53 423 2,2 kp/cm , gemessen mit 4 mm Durchbiegung beim Bruch. Der Kombinatiorisschaumstoff war selbstverlöschend (SE) nach ASTM D 1692-68 und besaß eine abgebrannte Strecke von 1,6 cm und eine Brennzeit von 60 see.

Beispiel 6

Verfährt man analog den Angaben von Beispiel 3j verwendet Jedoch anstelle von Polyvinylchloridschaumstoffteilchen mit einem Schüttgewicht von l8 g/Liter 326 g Polyvinylchloridschaumstoffteilchen mit einem Schüttgewicht von 22 g/Liter und einem mittleren Teilchendurchmesser von ca l6 mm, die durch Extrusion unter Begasung mit Methylchlorid einer Abmischung aus 70 Teilen Polyvinylchlorid mit einem K-Wert 6l und 30 Teilen eines Copolymerisates mit einem K-Wert von 64 aus 60 Teilen Styrol und 40 Teilen a-Methylstyrol erhalten wurden, so erhält man einen abriebfesten Kombinationsschaumstoff mit einem Raumgewicht von 6l g/Liter. Der Kombinationsschaumstoff zeigte im Druckversuch nach DIN 53 421 im untersuchten Bereich (0 bis 50 % Stauchung) keine Anzeichen für ein Zusammenbrechen des Schaumgefüges. Die

Druckspannung bei 10-prozentiger Stauchung betrug 2,3 kp/cm , die Biegefestigkeit nach DIN 53 423 2,3 kp/cm², gemessen mit 3 mm Durchbiegung beim Bruch und die Wärmeformbeständigkeit' nach DIN 53 424 (Druckversuch) 177⁰C. Der Kombinationsschaumstoff war nach ASTM D I692-68 selbstverlöschend (SE) und besaß eine abgebrannte Strecke von 2,6 cm und eine Brennzeit von

t = 8l see. ^_r

-Ib-

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Beispiel 7

Verfährt man analog den Angaben von Beispiel 3* verwendet jedoch 292 g Polyvinylchloridschaumstoffteilchen mit einem Schüttgewicht von 20 g/Liter und einem mittleren Teilchendurchmesser von ca 15 mm, die durch Extrusion unter Begasung mit Methylchlorid einer Abmischung aus 70 Teilen Polyvinylchlorid mit einem K-Wert von 6l und 30 Teilen eines kautschukmodifizierten Styrol-Acrylnitril-Copolymeren mit einem K-Wert der Hartkomponente von 56 erhalten wurden, so erhält man einen Kombinationsschaumstoff mit einem Raumgewicht von 53 g/Liter und hoher Abriebfestigkeit. Der Kombinationsschaumstoff zeigte im Druckversuch nach DIN 53 421 im geprüften Bereich (0 bis 50 % Stauchung) keine Anzeichen für ein Zusammenbrechen des Schaumgefüges. Die Druckspannung bei 10 %' Stauchung betrug 3*3 kp/cm , die Biegefestigkeit nach DIN 53 423 1*9 kp/cm , gemessen mit 3 mm Durchbiegung beim Bruch, und die Wärmeformbeständigkeit nach DIN 53 424 (Druckversuch) 144 C. Der Kombinationsschaumstoff war nach ASTM D 1692-68 selbstverlöschend (SE) und besaß eine abgebrannte Strecke von 1 = 2,1 cm und eine Brennzeit t = 80 see.

Beispiel 8

In eine Form aus Aluminiumblech der Größe 3^5 x 3^5 x 126 mm, die eine bewegliche Abdeckung aufweist, wird eine homogene Mischung aus
567 g eines Gemisches aus Diisocyanato-diphenylmethanen und

Polyphenyl-polymethylen-polyisocyanaten, 113 g eines Polyätherpolyols auf Basis Trimethylolpropan-Propylenoxid mit einer OH-Zahl von 350 bis 400

11*3 S eines Schaumstabilisators auf Silikon-Äthylenglykol-Basis 113 g Trifluorchlormethan und
2,85 g einer 40-gewichtsprozentigen Lösung von Kaliumacetat in

Ä'thylenglykol eingebracht. Diese Mischung wird mit 28O geschäumten Polyäthylenkunststoffpartikeln mit einem Schüttgewicht von 20 g/Liter und einem Durchmesser von ungefähr l8 mm

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überschichtet. Die Form wird mit der beweglichen Abdeckung versehen und um l80 gewendet, so daß der Bodenteil der Form nach oben zu liegen kommt» Nach Anlegen eines geringen Gegendruckes an die Form läßt man die Reaktionsmischung aufschäumen. Der gebildete Kombinationsschaum wird nach βθ Minuten entformt und bei Raumtemperatur 24 Stunden gelagert» Man erhält einen abriebfesten Kombinationsschaumstoff mit einem Raumgewicht von 51 g/Liter.

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Claims

24Q2278

O. Z. 30 332

P atentansprüche

Isocyanuratgruppenhaltige Kombinationsschaumstoffe mit verbesserter Abriebfestigkeit und Zähigkeit auf Basis von Isocyanuratschaumstoffen und vollkommen aufgeschäumten Olefinpolymerisatpartikeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombinationsschaumstoffe

A) 95 bis 30 Gew_e$, bezogen auf das Gesamtgewicht, eines Isocyanuratschaumstoffes aus Polyisocyanaten, Katalysatoren, Treibmitteln und gegebenenfalls Polyolen und Hilfsmitteln, und

B) 5 bis 70 Gew.^, bezogen auf das Gesamtgewicht, vollständig aufgeschäumte Kunststoffpartikel mit einer Teilchengröße von ungefähr 1 bis 30 mm im Durchmesser und einem Schüttgewicht von ungefähr 5 bis 200 g/Liter aus Polyvinylchlorid-, Polystyrol- und/oder Polyäthylen-homo- und/oder -copolymerisaten enthalten, wobei die aufgeschäumten Olefinpolymerisatpartikel (B) in den Isocyanuratsehaumstoff (A) eingebettet sind=
2. Verfahren zur Herstellung von isocyanuratgruppenhaltigen Kombinationsschaumstoffen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man der schaumfähigen, unter Bildung von Isocyanuratschaumstoffen reagierenden Mischung aus Polyisocyanaten, Katalysatoren, Treibmitteln und gegebenenfalls Polyolen und Hilfsmitteln 5 bis 70 GeW₀^, bezogen auf das Gesamtgewicht, vollständig aufgeschäumte Kunststoffpartikel mit einer Teilchengröße von ungefähr 1 bis 30 mm im Durchmesser und einem Schüttgewicht von ungefähr 5 bis 200 g/Liter aus Polyvinylchlorid-, Polystyrol- und/oder Polyäthylen-homo- und/oder -copolymerisaten einverleibt und das Gemisch in an sich bekannter Weise aufschäumen läßt.

BASF Aktiengesellschaft U

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