DE2447317A1 - Einen polyurethanschaum bildende zubereitung und deren verwendung zur herstellung von harten polyurethanschaeumen - Google Patents

Description

" . P 8536

2. Oktober 1974

Two Gateway Center, Pittsburgh, Pennsylvania 15?22, USA

Einen Polyurethanschatua bildende Zubereitung und deren Verwendung zur Herstellung von harten Polyurethanschäumen

Die Erfindung betrifft einen Polyurethanschaum bildende Zubereitungen sowie deren Verwendung zur Herstellung von harten Polyirpethanschaumprodukten; sie betrifft insbesondere mit einem Alkalimetallsilikat gestreckte Polyurethanschaumsysteme.

Die Polyurethanschaumtechnologie ist ein hochentwickeltes technisches Gebiet. Polyurethanschäume wurden im Jahre 1970 allein in den USA in Mengen von mehr als 500 Millionen kg verkauft. Im allgemeinen wird ein Polyurethanschaum in der V/eise hergestellt, daß man die folgenden Bestandteile miteinander kombiniert:

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1.) ein Polyisocyanate, 2.) ein Polyol, 3.) ein Treibmittel, normalerweise einen halogenierten

Kohlenwasserstoff, 4.) einen geeigneten Katalysator für die Reaktion der

-OH- und -H=C=O~Gruppen und 5.) ein oberflächenaktives Mittel (Surfactant) zur Steuerung der Zellgröße und -verteilung.

normalerweise wird eine für die Umsetzung mit den OH-Gruppen des Polyols ausreichende Menge an Polyisocyanat verwendet. Der Polyurethanschaum v/eist Dichtewerte von etwa 0,032 bis etwa 0,64- g/cm⁵ (2 bis 40 lbs/ft.⁵) auf. Dieses Material weist ausgezeichnete wärmeisolierende Eigenschaften auf. Polyurethanschäume sind sowohl in harter als auch in flexibler Form erhältlich.

Außer den oben genannten Materialien können auch andere

Ci

Zusätze verwendet werden, wie z.B.:

1.) teilchenförmige Füllstoffe, 2.) faserförmige Füllstoffe, 3.) Pigmente und Farbstoffe,

4.) flammwidrig-machende Zusätze (Entflammungsverzögerungsmittel), die coreaktiv sein können und einen Teil des

Polyolbestandteils bilden können, sowie 5.) Wasser.

Polyurethanschäume werden als Flotationselemente für Wasserbehälter, als Wärmeisolierung für Wärmeübertragungssperren, als Abstandhalter, als Füllstoffe und als Einkapselungsmaterialien zum Abdichten von Hohlräumen, als Wand- und Deckenverkleidungen, als Verpackungsmaterialien und für andere Zwecke verwendet. Die US-Patentschrift 3 607 794 betrifft die Herstellung von Silikatschäumen durch Um-

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setzung eines Alkalimetallsilikats mit einem Polyisocyanat in Abwesenheit eines vorher hergestellten Harzes.

Die US-Patentschrift 3 634- 34-2 "betrifft die Zugabe von geringen Mengen eines Alkalimetallsilikats zu einem Polyurethanschaum, um das Austopfen (Entformen) des Schaumes zu ermöglichen, wenn dies erwünscht ist. Die für diesen Zweck verwendete Alkalimetallsilikatmenge beträgt 0,5 "bis 5»0 %. In dieser Patentschrift ist angegeben, daß die Wirkung für eine Kontrolle zu schnell ist, wenn die Natriumsilikatmenge 5,0 % übersteigt.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine neue Zubereitung, die merkliche Mengen an wäßrigen, unlöslichen Alkalimetallsilikaten enthalten, zur Herstellung von Polyurethanschäumen mit verbesserten Eigenschaften anzugeben.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß erreicht mit Polyurethanschaumprodukten, die relativ gute Mcht-Brennbarkeitseigenschaften, niedrige Plammausbreitungsraten und eine geringe Neigung zur Rauchbildung haben, wenn sie verbrannt werden. Diese können erfindungsgemäß erhalten werden durch Einarbeiten von wäßrigem Alkalimetallsilikat in eine schaumbildende Zubereitung, die normalerweise ■ ein Polyol und ein Polyisocyanat zusammen mit einem geeigneten Katalysator, einem oberflächenaktiven Mittel und einem inerten Treibmittel enthält. Dabei beträgt der Gehalt der schaumbildenden Bestandteile an wäßrigem Alkalimetallsilikat etwa 10 bis etwa 6C Gew.-%. Als Silikatbestandteil ist ein wäßriges Natriumsilikat mit einem Gewichtsverhältnis von SiO₂ zu O von 2,40 bis 3»25 bevorzugt.

Gegenstand der Erfindung ist eine einen Polyurethanschaum bildende Zubereitung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie besteht aus oder enthält

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(A) ein organisches Polyol,

(B) ein organisches Polyisocyanat, (G) ein wäßriges Alkalimetallsilikat,

(D) ein Treibmittel,

(E) ein oberflächenaktives Mittel (Surfactant) und

(F) einen Katalysator für die Reaktion der -OH- und -N=C=O-Reste,

wobei das Gewicht des wäßrigen Alkalimetallsilikats 10 bis 60 % des Gesamtgewichtes der Zubereitung ausmacht.

Jeder der Bestandteile A bis E findet sich in konventionellen Polyurethanschaumsysteraen. Das in dem erfindungsgemäßen System vorgesehene Alkalimetallsilikat dient dazu, die Polyurethanschaumbestandteile zu strecken (zu verdünnen) und dem dabei erhaltenen, mit Silikat gestreckten Polyurethanschaum brauchbare Eigenschaften zu verleihen. Das wäßrige Alkalimetallsilikat macht etwa 10 bis etwa 60 Gew.-% des gesamten erfindungsgemäßen Polyurethanschaumsystems aus. Der dabei erhaltene, mit Silikat gestreckte Polyurethanschaum weist einen Alkalimetallsilikatgehalt von etwa 7 "bis etwa 50 Gew.-%.auf. Das Polyisocyanat wird in einer Menge verwendet, die ausreicht, um die für die Verbindung mit allen OH-Gruppen in dem Polyol und einem Teil des nichtgebundenen Wassers, das mit der wäßrigen Alkalimetallsilikatlösung eingeführt wird, erforderlichen -N=G=O-Äquivalente zu liefern. Das heißt, es wird ein Überschuß an -N=C=O-Gruppen gegenüber der Menge bereitgestellt, die für die Kombination mit allen OH-Gruppen des Polyolbestandteil erforderlich ist.

Der Schaum kann durch Aufsprühen oder Aufgießen aufgebracht werden. Der Schaum kann in einem frei/steigenden System oder in einem begrenzten Formsystem hergestellt werden. Die dabei erhaltenen Schäume entwickeln im allgemeinen Dichten von etwa 0,032 bis·etwa 0,64 g/cnr (2,0 bis 40,0 lbs/ft.⁵).

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Die dabei erhaltenen Schäume enthalten als Folge der Umsetzung von naszierendem Kohlendioxyd mit Natriumionen auch das Komülexsalz Na₀CO-J.. ITaHCO-,. 2H_o0, das innerhalb

c. 0 5 c-

der Schaummasse gleichmäßig dispergiert ist.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Bei der Figur der beiliegenden Zeichnung handelt es sich um ein ternäres Diagramm des Drei-Komponenten-Systems

Erfindungsgemäß werden beträchtliche Mengen oines wäßrigen Alkalimetallsilikats als Bestandteil in Polyurethanschäuiaen verwendet, die durch Umsetzung von Polyisocyanaten und Polyolen hergestellt werden.

Bei dem erfindungsgemäß bevorzugt verwendeten Alkalimetallsilikat handelt es sich um wäßriges Natriumsilikat, das in Form von Mischungen aus SiOp und Na^O vorliegt. Das SiOp/NapO-Verhältnis liegt für die Zwecke der vorliegenden Erfindung vorzugsweise bei 2,40 bis 3,25. Beispiele für andere geeignete Alkalimetallsilikate sind Kaliumsilikat und Lithiumsilikat.

Die Fig. der beiliegenden Zeichnung zeigt ein ternäres Diagramm für das System Na^O/SiOp/HpO, das aus "Industrial and Engineering Chemistry", Band 61, April 1969» Seite 32, stammt. Die in der Zeichnung numerierten verschiedenen Flächen geben die kommerziellen und nicht-kommerziellen.

Natriumsilikatzusammensetzungen an:

die Fläche 1 zeigt Orthosilikat enthaltende hochalkalische

Mischungen;

die Fläche 2 zeigt alkalische Kristalle, hauptsächlich

Natriummetasilikat und seine Hydrate;

die Fläche 3 begrenzt die Zusammensetzungen, aus denen

handelsübliche Gläser hergestellt werden;

die Fläche 4 zeigt hydratisierte amorphe (sprühgetrocknete)

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Pulver;

die Fläche 5 gibt handelsübliche wäßrige Natriumsilikatlösungen an;

die Fläche 6 zeigt teilweise kristallisierte Mischungen;

die Fläche 7 zeigt unwirtschaftliche hydratisierte Gläser;

die Fläche 8 zeigt halbfeste Massen; die Fläche 9 zeigt sehr viskose Flüssigkeiten; die Fläche 10 zeigt verdünnte Flüssigkeiten; und die Fläche 11 zeigt instabile Flüssigkeiten und Gele.

Im allgemeinen handelt es sich bei den wäßrigen Natriumsilikaten, die für die praktische Verwendung der Erfindung geeignet sind, um solche, die innerhalb der Fläche 5 des ternären Diagramms der Fig. der beiliegenden Zeichnung liegen. Wäßrige Natriumsilikatzusammensetzungen innerhalb der Fläche des ternären Diagramms der Fig. der beiliegenden Zeichnung können verwendet werden, wenn ihre Viskosität durch Mischen derselben mit einigen der anderen schaumbildenden Bestandteile oder durch Verdünnen mit Wasser oder mit mischbaren Glykolen herabgesetzt wird. Bei dem in der erfindungsgemäßen Zubereitung verwendbaren Polyol kann es sich um einen Hydroxyester, ein Glykol, einen Polyhydroxyalkohol, einen Polyester, Polyäther oder Polyester-Polyäther mit endständigem Hydroxyl handeln. Beispiele für geeignete Polyester sind die Kondensationsreaktionsprodukte von Polycarbonsäuren mit PoIyolen. Beispiele für geeignete Polyäther sind Polyalkylenoxydaddukte, wie Polyäthylenoxydaddukte oder Polypropylenoxydaddukte^von Grundmaterialien mit mindestens., zwei reaktionsfähigen Wasserstoffatomen, bestimmt nach dem Zerewitinoff-Verfahren. Addukte von Glykolen, Triolen, Tetrolen, höheren Polyolen, Aminen, Amiden sind brauchbar und als typische Polyurethanpolyole an sich bekannt. Andere Polyesterpolyäther können durch Veräthern von Polyestern oder durch Verestern von Polyäthern hergestellt werden. Das Polyol wird im wesentlichen wasserfrei gehalten, um die unerwünschte Reaktion der -N=C=O-Gruppen des Polyisocyanate während der

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Schaumbildung minimal zu halten.

Ils Ersatz für einen Teil (bis zu etwa 10 Gew.-%) des Polyolbestandteils können als reaktionsfähige Modifizierungsmittel Hydroxylamine und Hydroxylpolyamine verwendet v/erden. Die Verwendung von Hydroxylpolyaminen ist insbesondere hilfreich für die Einstellung der Viskosität der Polyolkomponente, wenn eine Viskositätskontrolle erwünscht ist.

Bei dem erfindungsgemäß verwendbaren organischen Polyisocyanat handelt es sich vorzugsweise um ein polymeres Polyisocyanat oder ein ^.,. .polymerisat oder ein Quasiprepolymerisat. Bevorzugte Polyisocyanate sind Polymethylen-polyphenylenpolyisocyanat, aliphatische Diisocyanate und allgemein jedes beliebige Polyisocyanat mit einem Molekulargewicht von mehr als 250. Andere bevorzugte Polyisocyanate sind die Prepolymerisate, die durch Umsetzung irgendeines geeigneten Polyisocyanats mit Polyol gebildet werden· Ein Beispiel ist das durch Umsetzung von TDI (Toluoldiisocyanat) mit Glykol oder anderen Polyolen gebildete Addukt. Quasiprepolymerisate sind ebenfalls brauchbar als Polyisocyanat, z.B. das durch Umsetzung eines stöchiometrischen Überschusses von Polymethylen-polyphenylen-polyisocyanat mit Glykol gebildete Quasi-Prepolymerisat. Das Polyisocyanat wird in praktisch wasserfreiem Zustand gehalten, da die -N-C=O-Gruppen mit Wasser reagieren.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden bessere Festigkeitseigenschaften erzielt, wenn die schaumbildende Mischung auch Verstärkungsharze, wie Melaminformaldehyd-, methylolierte Melaminformaldehyd-, Harnstoffformaldehyd- und Phenolharze enthält. Die Melamin- und Harnstoffharze sind vorteilhaft, wenn sie in Mengen von 0,1 bis 5 Gew.-% der Zubereitung vorliegen. Phenolharze sind vorteilhaft in Mengen von etwa 0,1 bis etwa 2 Gew.-% der Zubereitung, Die modifizierenden Harze verbessern allge-

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mein die physikalischen Eigenschaften des dabei erhaltenen Schaums, z.B. die Zugfestigkeit und die Druckfestigkeit. Formaldehyd allein ist ebenfalls ein vorteilhafter Zusatz in Mengen von 0,1 bis 5 Gew,-%.

Erfindungsgemäß können verschiedene Katalysatoren verwendet werden. Der Hauptkatalysator ist der TJrethankatalysator, der zur Beschleunigung der Reaktion zwischen den OH-Gruppen und den N=C=O-Gruppen verwendet wird. Geeignete Beispiele sind Zinnkatalysatoren (Zinn(ll)octoat, Dibutylzinndilaurat) und die Aminkatalysatoren (Triäthylendiamin, Ν,ΙΤ,ΪΡ ,N¹-Tetramethylbutandiamin). Die Katalysatoren liegen normalerweise in Mengen vor, die ausreichen, um die Urethanbildungsreaktion zu vervollständigen. Im allgemeinen wird in PoIyurethanschaumsystemen etwa 1 Gew.-% Katalysator, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schaums, verwendet. Erfindungsgemäß kann der Katalysator in geringeren Mengen vorliegen. Ein bevorzugter Katalysatorgehalt liegt bei etwa 0,2 bis etwa 0,3 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge des Schaums, obgleich der Katalysator allgemein innerhalb des Bereiches von 0,1 bis 3*0 Gew.-% liegen kann. Um die unabhängige Aushärtung der verstärkenden Harze, wie z.B. der Melamine oder Harnstoffmelamine, herbeizuführen, kann ein sekundärer Katalysator verwendet werden. Ein typischer sekundärer Katalysator ist p-Toluolsulfonsäure, die entsprechend dem Gehalt der Verstärkungsharze z.B. in einer Menge von etwa 0,5 bis etwa 3 %» bezogen auf das Gewicht des Verstärkungsharzes, zugegeben wird.

Das erfindungsgemäß verwendete oberflächenaktive Mittel (Surfactant) sollte ein hydrolytisch stabiles Material sein, vorzugsweise handelt es sich dabei um eine Silikonverbindung, wie L-5310, L-530, DC-19A und DC-193, die im Handel erhältlich sind von der Firma Union Carbide Corporation bzw. Dow Corning Company. Die verwendete Menge

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des oberflächenaktiven Mittels liegt vorzugsweise innerhalb des Bereiches von etwa 0,5 bis etwa 0,75 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge des Schaums.

Als Treibmittel werden erfindungsgemäß vorzugsweise halogenierte Kohlenwasserstofftreibmittel verwendet und sie sind in der Polyo!komponente oder in der Polyisocyanatkomponente enthalten oder zwischen den beiden Komponenten aufgeteilt. Ein bevorzugtes Treibmittel ist Frean 11B (Fluortrichlormethan). Als Treibmittel können auch Kohlendioxyd und andere hochflüchtige, mischbare Materialien verwendet werden.

Die Viskosität der erhaltenen Mischung aus dem Polyol, dem Polyisocyanat, dem Katalysator, dem oberflächenaktiven Mittel, dem Treibmittel und dem wäßrigen Alkalimetallsilikat sollte zweckmäßig so sein, daß eine gründliche Dispersion der Bestandteile in einer Mischvorrichtung erzielt wird. Die Dispersion sollte ausreichende Fließeigenschaften haben, wenn die Verschäumungsmischung in eine Form eingeführt wird. Die !Fließeigenschaften stehen in gewisser Beziehung zu der Gelierzeit (Gelzeit) der Zubereitung, die ihrerseits mit der Art, Menge und Identität des Verschäumungskatalysators zusammenhängt. Die Viskosität sollte ausreichend hoch sein, um irgendeine Zusammenbruchneigung des aufsteigenden Schaumes zu verzögern. Die Viskosität sollte vorzugsweise innerhalb des Bereiches von 1000 bis 2000 cP liegen.

Der erfindungsgemäß hergestellte, mit Alkalimetallsilikat gestreckte Polyurethanschaum v/eist eine gute Haftung an Metalloberflächen auf. Der mit Silikat gestreckte Polyurethanschaum hat entflammungsverzögernde Eigenschaften (Feuerbeständigkeitseigenschaften) , die besser sind als die Feuerbeständigkeitseigenschaften, die mit dem gleichen Polyol und dem gleichen Polyisocyanat allein erzielt wurden (wenn

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man davon ausgeht, daß zum Vergleich die gleichen stöchiometrischen Verhältnisse angewendet werden)..Die verbesserten Ergebnisse zeigen sich, in den Flammenausbreitungstests und den Durchbrenntests. Der mit Silikat gestreckte Polyurethanschaura ergibt eine dimensionsbeständige Kohle,' wenn er der direkten Flamme ausgesetzt wird. Die Kohle ist gegen weiteres Ausbrennen des darunterliegenden,mit Silikat gestreckten Polyurethanschaums beständig. Der erfindungsgemäße, mit Silikat gestreckte Polyurethanschaum weist gute Feuchtalterungseigenschaften auf, wenn er bei erhöhten Temperaturen einer Feuchtigkeit von 100 % ausgesetzt wird. Die Wärrneisolierungseigenschaften des erfindungsgemäßen, mit Silikat gestreckten Polyurethanschaums sind besser als die Wärmeisolierungseigenschaften von vielen kommerziell verwendeten wärmeisolierenden Substanzen, obgleich die Wärmeisolierungseigenschaften nicht so gut sind wie diejenigen eines konventionellen Polyurethanschaums, der kein wäßriges Alkalimetallsilikat enthält.

Der erfindungsgemäße, mit Silikat gestreckte Polyurethanschaum ist billiger in bezug auf die Materialkosten als ein konventioneller organischer Polyurethanschaum der gleichen Dichte. Der erfindungsgemäße, mit Silikat gestreckte Polyurethanschaum kann an die Verwendung in der bereits existierenden Polyurethanschaumtechnologie und in bereits existierenden Schaummisch- und -Verteilungsvorrichtungen einschließlich der Sprühdüsen und dgl., angepaßt werden. Wenn der erfindungsgemäße, mit Silikat gestreckte Polyurethanschaum mit dem Polyurethanschaum der gleichen Dichte verglichen wird, sind die Zugfestigkeit und die Druckfestigkeit des mit Silikat gestreckten Polyurethanschaums etwas schlechter, sie sind aber dennoch kommerziell brauchbar und beachtlich.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Die darin

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-C-

angegebenen Schaumeigenschaften "cream time", "tack time" und "rise time" werden nachfolgend als "Cremezeit", "Klebrigkeitszeit" bzw. "Steigzeit" bezeichnet.

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2U7317

Beispiel 1

Ein mit einem Silicat gestreckter Polyurethanschaum wurde hergestellt durch Kombinieren der folgenden Bestandteile:

Komp_onente_>_A_

74-91 g einer Polyestermischung mit endständigem Hydroxyl, wie nachfolgend näher beschrieben; 24-,75 S eines oberflächenaktiven Mittels, insbesondere L-53IO, bei dem es sich um ein Silicon-Surfactant der i'irma Union Carbide Corporation handelte;

8,25 g eines Katalysators, insbesondere Triäthylendiamin, das unter der Handelsbezeichnung DABCO von der Firma Houdry Processing Company im Handel erhältlich ist;

Ί»65 g eines Katalysators, bei dem es sich um N,N,N¹ Tetramethylbutandiamin handelte; j75 g Fluortrichlormethan.

Bei der Polyolmischung mit endständigem Hydroxyl der Komponente A handelte es sich um ein polymeres Veresterungsprodukt von

32,79 S Triinethylolpropan,

3»73 g 1,6-Hexandiol,

13j68 g Adipinsäure,

25,55 g Tetrabromphthalsäureanhydrid.

Diese Bestandteile wurden bis zu einer Säurezahl von weniger als 1 gekocht. 71,6 Gewichtsteile des beschriebenen Polyols wurden mit 1,4-0 Gew.-Teilen eines gegen Hydrolyse beständigen Siliconfluids (einer Siliconflüssigkeit), 0,75 Gew.-Teilen einer Triäthylendiaminlösung, 26,1 g Pluortrichlormethan und 0,15 Gew.-Teilen Ν,Ν,Ν¹,N'-Tetramethylbutandiamin vereinigt. Bei der beschriebenen Mischung handelte es sich um

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eine Gesamtmenge von 100 Gew.-Teilen und sie stellte den Polyesterbestandteil der Komponente A mit endständigem Hydroxyl dax.

Kompo_nente__B_

7491 g eines Polyisocyanatprepolymerisats, wie nachfolgend näher beschrieben;

749,1 g Freon 11B, d.h. Fluortrichlormethan; 2,80 g eines oberflächenaktiven Mittels, insbesondere L-53O, bei dem es sich um ein Silicon- -Surfactant der Firma Union Carbide Corporation handelte;

184,8 g eines flammwidrig-machenden Zusatzes, insbesondere Phosgard C-22R, bei dem es sich um ein polymeres, Halogen enthaltendes Phosphat der Firma Monsanto Chemical Corporation handelte.

Das Phosgard C-22R hat die folgende Strukturformel

CH₃
0 0 0

Il H H

CI-CH₀CH₀OPOCHPOCHp-(OCH₀CH₀C1) -

OCH₂CH₂Cl

Das als Bestandteil der Komponente B genannte Polyisocyanatprepolymerisat wurde hergestellt durch Kombinieren von 79»88 Gew.-Teilen rohem Polymethylenpolyphenylen-

diisocyanat,

2,50 Gew.-Teilen eines Polyäthers auf Methylglucosid-

basis,

1,12 Gev/.-Teilen eines Siliconfluids, L-5310, der

Firma Union Carbide Corporation, 16,50 Gew.-Teilen Phosgard C-22R

Die Bestandteile wurden miteinander gemischt und auf 77 bis 82°C (170 bis 180°F) erhitzt und etwa 1 Stunde lang bei dieser Temperatur gehalten, bis praktisch alle Hydroxylgruppen

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mit den Isocyanatgruppen i'eagiert hatten. DaJs dabei erhaltene Prepolymerisatmaterial wies eine -IT=G=O-ZaIiI von etwa 25 bis 25 auf.

Wäßriges Natriumsilicat mit einem Gewichtsverhältnis SiOpZNa₂O von 2,50, einer Baume-Dichte von 4-2,

einer Viskosität, gemessen bei 20⁰C (68⁰F), von

60 cP,
einem Prozentsatz an NapO von 10,60 und an SiOp von 26,5

Das wäßrige Natriumsilicat dieses Beispiels ist im Handel von der Firma Philadelphia Quartz Company unter der Sortenbezeichnung STAR-Natriumsilicat erhältlich. Der Ausdruck STAR-Natriumsilicat wird manchmal nachfolgend verwendet, um dieses wäßrige Natriumsilicat, das in Beispiel 1 näher beschrieben worden ist, zu identifizieren.

Alle drei Komponenten A, B und C wurden in dem ungefähren Verhältnis von 1 Teil A, 1,7 Teilen B und 2,2 Teilen C miteinander kombiniert. Insbesondere wurden 20,25 g A, 34-,7 g B und 45,05 6 0 in einem Papierbecher mit einem Schaufelrotationsmischer 10 Sekunden lang gemischt, bis eine Creme (Rahm) beobachtet wurde. Die gemischten Bestandteile wurden in dem Papierbecher steigen gelassen zur Herstellung eines gleichmäßigen cellulären Schaums mit einer Dichte von 0,048 g/cnr (3 lbs/ft. ). Der Schaum wies eine weiße Farbe auf und hatte eine gleichmäßige feine Zellstruktur.

Das wäßrige Natriumsilicat machte 56,5 Gew.~% der Gesamtzubereitung aus.

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Der in Beispiel 1 beschriebene Polyurethanschaum wurde zwischen zwei flache Stahlplatten eingeführt, die sich in einem Abstand von 3₅81 cm (1 1/2 inches) voneinander befanden und eine Größe von 91,4 cm χ 114 cm (36 inches χ inches) aufwiesen. Die Platten wurden in fixierter, paralleler, einander gegenüberliegender Anordnung zusam_ mengeklammert. Die Aufrahmungsmischung (Verschäumungsmischung) wurde aufgebracht und im Kontakt mit den beiden Stahlplatten steigen gelassen. Der mit einem Alkalimetallsilicat gestreckte Polyurethanschaum wies eine gute Haftung an den Stahlplatten auf. Der Schaum wies auch gute Feuchtalterungseigenschaften auf, wenn er dem ASTM-Test D-2247 unterzogen wurde.

Beispiel 2

Die Komponente A wurde hergestellt durch Kombinieren von 11,96 kg (26,4 pounds) des in Beispiel 1 beschriebenen Polyols mit endständigem Hydroxyl, 1»59 kg (3,5 pounds) Formaldehyd, 3>99 kg (8,8 pounds) Cymel 303 (ein Melaminharz der American Cyanamid Corporation), 0,091 kg (0,2 pounds) Katalysator 1010 (ein Melaminkondensationskatalysator, insbesondere p-Toluolsulfonsäure) und

0,091 kg (0,2 pounds) R-8020, bei dem es sich um einen Reaktionskatalysator für Urethan, insbesondere eine Mischung aus Triäthylendiamin und Dimethyläthanolamin der Firma Houdry Processing Company handelte.

Die Komponente B wurde hergestellt durch Kombinieren von 14j3 kg (31,5 pounds) des in Beispiel 1 beschriebenen Polyisocyanatprepolymerisats,

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1,32 kg (2,9 pounds) L-530 (Silicon-Surfactant), 2_$86 kg (6,5 pounds) Phosgard C-22R (flammwidrigmachender Zusatz) und
4,31 kg (9j5 pounds) Fluortrichlormethan.

Bei der Komponente C handelte es sich um 10Θ g des oben beschriebenen wäßrigen STAR-Natriumsilicats der Firma Philadelphia Quarta Company.

Ein Schaum wurde hergestellt durch Yereinigen von 100 g der Komponente G mit 20,8 g der Komponente A und 79»2 g der Komponente B. Die drei Komponenten wurden mit einem Rotationsmischer 10 Sekunden lang bei der Geschwindigkeitsstufe 4 in einem Becher gemischt« Die Creme-Zeit betrug 30 Sekunden, die Klebrigkeitszeit betrug 120 Sekunden, die Steigseit betrug 210 Sekunden. Das Material wurde auf eine Stahlplatte von 42⁰C (108⁰F) gegossen. Das Material lieferte einen stabilen Schaum. Bei 24 Stunden wurde eine Probe des Schaums herausgeschnitten« Die herausgeschnittene Probe wies keine Schrumpfung auf. Der Schaum hatte eine Dichte von 0,0691 g/cm⁵ (4,31 lbs/ft.⁵). Der Gehalt des Schaumes an geschlossenen Zellen betrug 70,8 %.

Das wäßrige Natriumsilikat machte ^>0 Gew.-% der Ge samt zubereitung aus.

Beispiel 3

23,2 g der Komponente A (wie in Beispiel 2) und 88,4 g der Komponente B (wie in Beispiel 2) wurden mit 88,4 g des wäßrigen STAR-Natriumsilikats vereinigt. Die drei Komponenten wurden mittels eines Rotationsmischers bei der Geschwindigkeitsstufe 4 10 Sekunden lang gemischt und auf eine Stahlplatte von 40⁰C (104⁰I?) gegossen. Die Zubereitung wies eine Cremezeit von 30 Sekunden, eine Klebrigkeitszeit von 120 Sekunden und eine Steigzeit von

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210 Sekunden auf. Eine Probe des dabei erhaltenen Schaumes schrumpfte, nach 24- Stunden nicht» Der Schaum hatte eine durchschnittliche Dichte von 0,0502 g/m⁵ (3,13 Ibs/ft.⁵) und eine durchschnittliche Konzentration an geschlossenen Zellen von 7? ,5 %,

Das wäßrige ITatriumsilicat machte 4-4,2 Gev/.-% der Gesamtzubereitung aus.

Beispiel 4

.32,8 g der Komponente A (wie in Beispiel 2) und 127,2. g der Komponente B (wie in Beispiel 2) wurden mit 40,0 g des wäßrigen STAR-Hatriuinsilikats gemischt. Die Mischung wurde mit einem Rotationsmischer bei der Geschwindigkeitsstufe 4-10 Sekunden lang gemischte Die Mischung wurde auf ein Stahlsubstrat bei 41⁰C (106⁰F) aufgebracht.' Die Mischung wies eine Cremeseit von 5 Sekunden, eine Klebrigkeitszeit von 90 Sekunden und eine Steigzeit von I50 Sekunden auf. Die Schaumprobe wies beim "Zerschneiden nach 24 Stunden keine Schrumpfung auf. Die durchschnittliche Dichte des Materials betrug 0,025 g/m⁵ (1,56 lbs/ft_a ⁵)_e

Das wäßrige NatriumsiIicat machte 20 Gew.-% der Gesamtformulierung aus.

Beispiel 5

Es wurde eine Probe des erfindungsgemäßen Schaumes hergestellt unter Verwendung etwa der Hälfte der normalen Menge des Silicon-SurfactantSe Zur Herstellung dieses Schaumes wurde die Komponente B hergestellt durch Kombinieren von

83 »1 g cLes Polyisocyanatprepolymerisats des

Beispiels 1

16,5 S Phosgard C-22R-Entflammungsverzögerungsmittel,

0,9 g 1-530-Siliconsurfactant 25,2 g Freon 11B.

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-Γ-

Die Schaumzubereitung wurde hergestellt durch. Vereinigen von 88,4 g der Komponente C (wäßriges STAE-Hatriumsilicat), 23,2 g der Komponente A (wie in Beispiel 2) und 85,8 g der Komponente B₅ wie riachfolp,-end beschrieben. Die Bestandteile wurden mit einem Rotationsini seh er 10 Sekunden lang bei der Geschwindigkeitsstufe 4 miteinander gemischt. Die gemischten Bestandteile wurden auf ein Substrat von 42⁰G (108⁰F) aufgebracht. Dabei wurdoieine Cremezeit von 25 Sekunden, eine Klebrigkeitszeit von 120 Sekunden und eine Steigzeit von 200 Sekunden beobachtet. Der Schaum stieg gut an und sah trocken aus. Der Schaum wies nach 24 Stunden keine Schrumpfung auf. Der Schaum hatte eine durchschnittliche Dichte von 0,05 g/cm* (3,11 lbs/ft.^). Der Schaum hatte einen durchschnittlichen Gehalt an geschlossenen Zellen von 52,2 %. Der Schaum v/i es eine Zugfestigkeit von 1,42 kg/cm (20,1 psi) auf. Der Gehalt der Zubereitung an wäßrigem Natriumsilicat betrug etwa 45 Gew <>■=■% ο

Es wurde eine Reihe von verschiedenen handelsüblichen wäßrigen Natriumsilikatmaterialien einschließlich des in Beispiel 1 beschriebenen wäßrigen. STAR-Uatriumsilicats untersucht.

Bei dem spezifischen wäßrigen Natriumsilicat dieses Beispiels 6 handelte es sich um ein unter der Bezeichnung Starso bekanntes Material, das eine Dichte von 0,029 g/cirr (1,80 lbs/ft*· ), ein spezifisches Gewicht nach Baume von 44,6°, ein SiOp/WaoO-Gewichtsverhältnis von 1,80 aufwies und 13,4-0 Gew_e-% Na₃O und 24,1 Gew.-% SiO₂ enthielt. In diesem Beispiel wurden 88,4 g des wäßrigen Starso-Natriumsilicats (Komponente C) mit 23,2 g der Komponente A (wie in Beispiel 2) und 88,4 g der Komponente B (wie in Beispiel 2) vereinigt. Die Komponenten wurden mit einem Rota-

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tionsiaischer 10 Sekunden lang bei einer Geschwindigkeit der Stufe 4- miteinander gemischt. Das Material verschäurate in dem Mischbecher und wies eine schnelle Cremezeit auf. Es wurde eine zweite Charge hergestellt und 5 Sekunden lang mit einem Rotationsmischer bei einer Geschwindigkeit der Stufe 4· gemischt. In diesem Falle betrug die Cremezeit (cream time) etwa 0 Sekunden und die Klebrigkeitszeit (tack time) betrug 90 Seku.nd.en, die Steigzeit (rise time) betrug 120 Sekunden, wenn das Material auf ein Substrat von 4-2⁰C (108°F) gegossen wurde» Der Schaum hatte eine Dichte von 0,04-05 g/cnr (2,52 lbs/ft» ) und er wies einen Gehalt an geschlossenen Zellen von 14,0 % auf. Die Zug-

festigkeit betrug 0,32 g/cm (4,5 psi)_e Der Schaum war im allgemeinen ziemlich schwach.

Beispiel ?

Ohne Verwendung von Verschäuraungskatalysatoren wurde ein Schaum hergestellt. Die nachfolgend angegebenen Bestandteile wurden miteinander gemischt zur Herstellung der Komponente A:

78,30 g des Polyolbestandteils gemäß Beispiel 1 mit endständigem Hydroxyl

10,4-0 g Formaldehyd,

26,10 g Cymel 303 (Hexamethylolmelaminharz) 0,60 g Katalysator 1010 (p-Toluolsulfonsäure).

Diese Komponente A für diese Zubereitung enthielt keinen Urethankatalysator.

23,0 g der vorstehend beschriebenen Komponente A wurden mit 88,4 g der Komponente C (wäßriges STAR-Natriumsilikat) und 88,4- g der Komponente B (wie in Beispiel 2) vereinigt. Die drei Komponenten wurden mit einem Rotationsmischer 10 Sekunden lang bei einer Geschwindigkeit der Stufe 4· ge»

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mischt und bei 42⁰C (108⁰P) auf ein Substrat aufgebracht. Die Cremezeit betrug 25 Sekunden, die Elebrigkeitszeit betrug 180 Sekunden und die Steigzeit betrug 180 bis 240 Sekunden· Der dabei erhaltene Schaum war trocken und wies ein gutes Steigen auf. Der Schaum wies nach 24 Stunden eine sehr geringe Schrumpfung auf. Die Dichte des Schaums betrug 0,0651 g/cnr⁵ (4,06 lbs/ft.^). Die Konzentration an geschlossenen Zellen betrug 26,5 %· Die Zugfestigkeit betrug 1,53 kg/cm * (21,7 psi). Ein interessantes Merkmal dieses Beispiels ist dasjenige, daß der erfindungsgemäße Schaum ohne einen Urethankatalysator hergestellt werden konnte, obgleich die Cremezeit, die Steigzeit und die Ivlebrigkeitszeit verlängert wurden.

Das wäßrige Natriumsilikat machte 44 Gew.-% der Gesamtzubereitung aus.

Beispiel 8

Durch Einarbeitung von methyloliertem Harnstoff, insbesondere Beetle 65 (methyloliertem Harnstoff), einem Produkt der Firma American Cyanamid Corporation, wurde ein Schaum hergestellt. Die Komponente A wurde hergestellt durch Vereinigen von

78.3 g des Polyols gemäß Beispiel 1 mit endständigem Hydroxyl,

10.4 g Formaldehyd,

26,7 g Beetle 65 (Harnstoff) 0,6 g Katalysator 1010 (p-Toluolsulfonsäure) 0,6 g Katalysator R-8020.

23»3 g der vorstehend angegebenen spezifischen Komponente A wurden mit 88,4 g der Komponente C (wäßriges STAR-Natriumsilikat) und 88,4 g der Komponente B (wie in Beispiel 2) vereinigt. Die Mischung wurde mit einem Rotationsmischer bei einer Geschwindigkeit der Stufe 4 10 Sekunden lang gemischt und bei 42⁰C (108⁰F) auf ein Substrat gegossen.

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Das Material wies eine Cremezeit von 20 Sekunden, eine Klebrigkeitsaeit von 180 Sekunden und eine Steigsoit von 255 Sekunden auf. Das Material bildete einen Schaum, der nach 24 Stunden eine geringe Schrumpfung aufwies. Der dabei erhaltene Schaum wies eine durchschnittliche Dichte von 0,0683 g/cm⁵ (4,26 lbs/ft.⁵) auf. Der Gehalt an geschlossenen Zellen betrug 67,5 %» die Zugfestigkeit betrug 1,01 kg/cm² (14,4 psi).

Das wäßrige Natriumsilikat machte 44 Gew.-% der Gesamtzubereitung aus.

Beispiel 9

In diesem Beispiel, das dem Beispiel 1 ähnelt, xvurde kein Melaminharz oder Formaldehyd verwendet. Die Komponente A wurde hergestellt durch Vereinigen von 15»6 g des Polyols gemäß Beispiel 1 mit endständigem

Hydroxyl und 0,12 g Katalysator R-8020.

Diese Komponente A wurde mit 88,4 g der Komponente 0 (wäßriges STAR-Natriumsilikat) vereinigt. Das Mischen der beiden Komponenten A und C war schwierig, es wurde jedoch eine ausreichende Mischung erzielt. Danach wurden 88,4 g der Komponente B (wie in Beispiel 2) zugegeben und die Bestandteile wurden mit einem Rotationsmischer 10 Sekunden lang bei einer Geschwindigkeit der Stufe 4 gemischt und auf ein Substrat von 42⁰C (108⁰F) gegossen. Die Cremezeit betrug 25 Sekunden, die Klebrigkeitszeit 120 Sekunden, die Steigzeit 180 Sekunden. Der Schaum wies einen guten hohen Anstieg und ein festes Abbinden auf. Nach 24 Stunden trat eine geringe Schrumpfung auf. Der Gehalt des Schauras an geschlossenen Zellen betrug 47,2 %. Die Dichte betrug 0,0452 g/cnr⁵ (2,82 lbs/ft.^). Die Zugfestigkeit betrug 1,28 kg/cm² (18,1 psi). Der in Abwesenheit von Formaldehyd und Melamin hergestellte Schaum weist im allgemeinen einen niedrigeren Gehalt an geschlossenen Zellen und eine geringere Zugfestigkeit auf. Das wäßrige Natriumsilikat machte 46 Gew.-% der Gesamtzubereitung aus

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Beisoiel 10

Der erfindungsgemäße Schaum kann in Abwesenheit von Formaldehyd unter alleiniger Verwendung eines Melaminharzes hergestellt werden.

Die. Komponente A wurde hergestellt durch Vereinigen von 15,6 Teilen des Polyols mit endständigem Hydroxyl gemäß Beispiel 1,

5,22 Gewichtsteilen Cymel 303 (Melaminharz), 0,12 Teilen Katalysator 1010 (p-Toluolsulfonsäure) und 0,12 Teilen Katalysator R-8O2O.

Diese Komponente A wurde mit 88,4 Gewichtsteilen der Komponente C (wäßriges STAR-Natriumsilikat) vereinigt. Während des Mischens traten einige Ernulgierschwierigkeiten auf, schließlich wurde jedoch eine ausreichende Mischung erzielt. Danach wurden 88,4 Teile der Komponente B (wie in Beispiel 2) mit den Komponenten A und C 10 Sekunden lang mit einem Rotationsmischer bei einer Geschwindigkeit der Stufe 4 gemischt. Die dabei erhaltene Mischung \vurde auf ein Substrat von 42 C (108 F) aufgebracht. Die Cremezeit (Aufrahmungszeit) betrug 30 Sekunden, die Klebrigkeit szeit (tack time) betrug 120 Sekunden und die Steigzeit (rise time) betrug 240 Sekunden. Der Schaum wies nach 24 Stunden eine geringe Schrumpfung auf. Die Dichte des Schaums betrug

3 3

0,053 g/cm (3,32 lbs/ft. ). Der Gehalt an geschlossenen Zellen betrug 57,0 %. Der Schaum hatte eine Zugfestigkeit von 1,23 kg/ cm (17,5 psi).

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BAD ORIGINAL

Das wäßrige Natriumsilikat machte 46 Gew.~% der Gesamtzuberei-"" tung atis.

Beispiel 11

Dieses Beispiel erläutert die Verwendung eines Polyätherpolyols, insbesondere von Jefferson HD-780, als Polyo!bestandteil. Bei dem Produkt Jefferson HD-780 handelt es sich um ein Polyo1 auf Saccharosebasis mit einem OH-Äquivalent von 338, einer Säurezahl von 0,2, einem pH-Wert von 5,2 und einer Viskosität bei Raumtemperatur von 7600 cP.

Die Komponente A für dieses Beispiel wurde hergestellt durch Vereinigen von
264 g Jefferson HD-780,
35 g Formaldehyd,
80 g Cymel 303 (Melaminharz),
2 g Katalysator 1010 (p-Toluolsulfonsäure), 2g Katalysator R-8O2O

23,0 g der vorstehend angegebenen Komponente A wurden mit 88,4 g der Komponente C (wäßriges STAR-Natriumsilikat) und 88,4 g der Komponente B (wie in Beispiel 2) vereinigt. Die Mischung wurde mit einem Rotationsmischer 10 Sekunden lang bei einer Geschwindigkeit der Stufe 4 gemischt und auf ein Substrat von 42°C (1O8°F) aufgebracht. Die Cremezeit betrug 30 Sekunden, die Klebrigkeitszeit 240 Sekunden und die Steigzeit 240 bis 300 Sekunden. Es wurde ein Schaum erhalten, der ein sehr langsames Aushärten aufwies. Der Schaum hatte eine streifige Zusammensetzung und

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eine nicht-homogene ZeI!struktur. Der Schaum wies eine Dichte

von 0,0433 g/cm³ (2,70 lbs/ft.³) auf. Sein Gehalt an geschlossenen Zellen betrug 48,1 %. Die Zugfestigkeit betrug 0,43 kg/cm' (6,1 psi).

Das wäßrige Natriumsilikat machte 44 Gew.-% der Gesamtzuberei tung aus.

Dieses Beispiel zeigt die Verwendung eines Polyesterpolyols.

Die Komponente A vmrcle hergestellt durch Vereinigen der folgenden Bestandteile:

78.3 g Mobay MuItron R-4,

10.4 g Formaldehyd,

26,1 g.Cymel 303 (Melaminharz), 0,6 g Katalysator 1010 (p-Toluolsulfonsäure), 0,6 g Katalysator R-8O2O

Bei dem Multron R-4 handelt es sich um einen gesättigten linearen Polyester mit einem Äquivalentgewicht von 200, einer Säurezahl von 4 und einer Hydroxylzahl von 270 bis 290. Das Material ist im Handel erhältlich als Polyolbestandteil für die Verwendung in Urethanschäumen und Elastomeren. Es kann von der Fa. Mobay Chemical Compaq bezogen werden.

Zur Herstellung eines Schaumes wurden 23,3 g der vorstehend beschriebenen Komponente A mit 88,4 g der Komponente C (wäßriges STAR-Natriumsilikat) und 88,4 g der Komponente B (wie in Beispiel

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2) vereinigt. Die drei Komponenten v/urden mit einem. Rotationsmischer 10 Sekunden lang bei einer Geschwindigkeit der Stufe 4 gemischt und auf ein Substrat von 42 C (108 F) gegossen. Das Material wies eine Cremezeit von 35 bis 40 Sekunden, eine Klebrigkeitszeit von 210 Sekunden, eine Steigzeit von 300 Sekunden auf. Der Schaum stieg langsam und blieb weich. Das wäßrige Natriumsilikat konnte aus dem Schaum herausgepreßt werden. Der Schaum war streifig und wies eine nicht-homogene Zellstruktur

3

auf. Der Schaum hatte eine Dichte von 0,054 g/cm (3,38 lbs/ft. )

Sein Gehalt an geschlossenen Zellen betrug 43,9 «. Beispiel 13

Ein anderes handelsübliches wäßriges Natriumsilikat ist das von der Fa. Philadelphia Quartz Company unter der Bezeichnung N-38 erhältliche Produkt. Wäßriges ΓΤ-38-Natriumsilikat weist ein SiO₉/Na₉O-Verhältnis von 3,22 und eine Baume-Dichte von 38 auf.

Die nachfolgend angegebenen Bestandteile wurden miteinander vereinigt und in einem Rotationsmischer 10 Sekunden lang bei einer Geschwindigkeit der Stufe 4 gemischt:

88,4 g N-38«· Natriumsilikat (Komponente C), 23,2 g der Komponente A (wie in Beispiel 2), 88,4 g der Komponente B (wie in Beispiel 2).

Das Material wurde bei 42 C (108 F) auf ein Substrat aufgebracht und wies eine Cremezeit von 45 Sekunden, eine Klebrigkeitszeit von 180 bis 240 Sekunden und eine Steigzeit von 180 bis 240 Sekunden auf. Der Schaum wies eine nicht-homogene Struktur und

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eine starke Streifigkeit auf. Die Dichte betrug 0,0483 g/cnf

(3,01 Ibs/ft.³). Der Gehalt an geschlossenen Zellen betrug 54,9 %

2 und die Zugfestigkeit betrug 0,80 kg/cm' (11,4 psi).

Ein anderes handelsübliches wäßriges Natriumsilikat ist Diamond Shamrock Chemical Corporation, Sorte 50, das die folgende Zusammensetzung hat: Na₉O"Gehalt 14,7 Gew.~%, SiO₉-Gehalt 29,4 Gew.~% und SiO₂ZNa₉O-Verhältnis 2,0. Die Dichte beträgt 50 Baume und die Viskosität 122 Stornier-Sekunden.

Aus 32 g der Komponente Λ (wie in Beispiel 1), 120 g der Komponente 33 (wie in Beispiel 2) und 120 g der Komponente C (wäßriges Natriumsilikat Diamond Shamrock, Sorte 50) wurde ein Schaum hergestellt. Die Komponenten wurden 5 Sekunden lang bei 1900 UpH miteinander gemischt. Es wurde ein Schaum mit einer Cremezeit von weniger als 5 Sekunden erhalten. Das Material schäumte schnell in dem Becher auf. Der Schaum hatte eine Dichte von 0,0414 g/cm³ (2,58 lbs/ft.³) und eine durchschnittliche Zug-

2
festigkeit von 0,23 kg/cm (3,3 psi) sowie einen Gehalt an

geschlossenen Zeilen von 42,1 %, Beispiel 15

Es wurde ein Schaum hergestellt mit dem wäßrigen Natriumsilikat Diemond Shamrock Chemical Corporation, Sorte 52, das einen

Na O-Gehalt von 13,9 Gew.-%, einen SiO »Gehalt von 33,4 Gew.-% 2 2

und ein SiO₉ZNa₉O-Verhältnis von 2,40 aufweist. Seine Dichte beträgt 52 Baume und die Viskosität 640 Stormer-Sekunden.

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Ein mit Natriumsilikat gestreckter Polyurethanschaum wurde hergestellt durch Vereinigen von 120 g der Komponenten C (wäßriges Natriumsilikat, Sorte 52) mit 32 g der Komponente A (wie in Beispiel 2) und 120 g der Komponente B (wie iri Beispiel 2). Die Mischung wurde mit einem Rotationsmischer 5 Sekunden lang bei 1900 UpM gemischt und man erhielt ein Produkt mit einer Cremezeit von 15 Sekunden, einer Klebrigkeitszeit von 60 Sekunden und einer Steigzeit von 120 Sekunden. Der Schaum wies

3 3

eine Dichte von O₅0421 g/cm (2,63 lbs/ft. ), eine Zugfestig-

keit von 0,18 kg/cm (2,6 psi) und einen Gehalt an geschlossenen Zellen von 32,7 % auf.

Das wäßrige Natriumsilikat machte 44 Gew.-% der Gesamtzubereitung aus.

Beispiel 16

Dies ist ein weiteres Beispiel für einen mit einem wäßrigen Natriumsilikat gestreckten Polyurethanschaum ohne Melaminharzzusätze.

Die Komponente A wurde hergestellt durch Vereinigen von 379 g des Polyesters mit endständigem Hydroxyl gemäß Beispiel 1, 50 g Formaldehyd und
2,0 g Katalysator R-8O2O.

Die Komponente B wurde hergestellt durch Vereinigen von 329,5 g Papi-18 (ein Polyisocyanat von Polymethylenpolyphenylen), 66 g Phosgard C-22R als fIsmmwidrigmachendem Mittel, 26,5 g L-5410-Silikonsurfaktant und

150 g Fr eon HB.

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Durch Vereinigen von 32 g der vorstehend beschriebenen Komponente A mit 120 g der Komponente C (wäßriges STAR-Natriumsilikat) und 120 g der vorstehend beschriebenen Komponente B wurde eine einen Polyurethanschaum bildende Zubereitung hergestellt. Die Mischung wurde mit einem Rotationsmischer 10 Sekunden lang gemischt und wies eine Cremezeit von 10 Sekunden, eine Klebrigkeitsze.it von 120 Sekunden und eine Steigzeit von 120 Sekunden auf. Die Zubereitung härtete langsam aus, sie verfestigte sich jedoch innerhalb von etwa 15 Minuten. Der Schaum war im allgemeinen schwach und spröde. Sein Gehalt an geschlossenen Zellen betrug 1 %. Die Dichte betrug 0,0378 g/cm³ (2,36 lbs/ft.³).

Beispiel 17

Die Komponente A wurde hergestellt durch Vereinigen von 67,5 Gewichtsteilen des Polyesters mit endständigem Hydroxyl gemäß Beispiel 1,

9 Gewichtsteilen Formaldehyd (Formalin), 22,5 Gewichtsteilen Cymel 303 <Melaminharz),

0,5 Gewichtsteilen Katalysator 1010 (p-Toluolsulfonsäure) und 0,5 Gewichtsteilen Katalysator R-8O2O (Triethylendiamin)..

Die Komponente B wurde hergestellt durch Vereinigen von

62,8 Gewichtsteilen des Polyisocyanatprepolymerisats gemäß Beispiel 1,
5,95 Gewichtsteilen L-530-Silikonsurfaktant,

12,54 Gewichtsteilen des flammwidrigmachenden Mittels Phosgard G-22R als Weichmacher und

18,90 Gewichtsteilen Fluortrichlormethan.

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Bei der Komponente C handelte es sich um wäßriges STAR-Natriurasilikat.

Diese Zubereitung, nachfolgend als "Zubereitung gemäß Beispiel 17" bezeichnet, wurde unter Anwendung der nachfolgend angegebenen Mengenverhältnisse hergestellt und gemischt: 11,6 Gewichtsteile der Komponente A, 44,2 Gewichtsteile der Komponente B, 44,2 Gewichtsteile der Komponente C. Die Mischung wies eine Cremezeit von 30 bis 40 Sekunden, eine Klebrigkeitszeit von 3 1/2 bis 4 Minuten und eine Steigzeit von 3 1/2 bis 4 Minuten auf.

Die "Zubereitung gemäß Beispiel 17" wurde ausgiebig getestet, wobei die folgenden Ergebnisse erhalten wurden.

Es wurde eine Reihe von Testpla.tten hergestellt, wobei zwischen

• zwei^ Metallplatten die "Zubereitung gemäß Beispiel 17" sandwichartig aufgebracht wurde. Der Schaum der "Zubereitung gemäß Beispiel 17" wies eine Dichte von 0,0546 g/cm (3,41 lbs/ft.°) und einen Gehalt an geschlossenen Zellen von 86 % auf, wenn der Schaum unter der Begrenzung zwischen den Metallplatten hergestellt wurde. Beim freien Steigen wies der Schaum der "Zubereitung gemäß Beispiel 17" eine Dichte von 0,0388 g/cm (2,42 lbs/

3 ·
ft. ) und einen Gehalt an geschlossenen Zellen von 77 % auf.

Proben des Schaums aus der ".Zubereitung gemäß Beispiel 17" von den Metallplatten wiesen eine Zugfestigkeit von 0,24 kg/cm' (23,3 psi) auf. Jede Platte hatte eine Dicke von 3,81 cm (1 1/2 inches) und eine Fläche von 88,9 cm χ 114 cm (35 inches χ 45 inches). Die Platten wurden innerhalb von etwa 25 Sekunden vollständig gefüllt.

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Eck e

Es wurde ein modifizierter Eckenbrenntest entwickelt, bei dem zwei Platten, die jeweils 1,20 m (4 feet) lang waren, aneinander befestigt wurden unter Bildung einer Ecke bzw. eines Winkels. In der-Ecke wurden Ilolzstöcke, Papier und Benzin gesammelt und angezündet. Die erfindungsgemäße "Zubereitung gemäß Beispiel 17ⁿ konnte nicht sofort entflammt werden. Während. des Brennens entstand etwas heller, weißer Rauch. Die Flamme erhob sich sehr wenig über die Plattenoberfläche. Die Platten wiesen auf der dem Feuer zugewandten Seite den Schaum und auf der von dem Feuer abgewandten Oberfläche einen Metallüberzug auf.

Dur chbrenntests

Von dem US-Büro of Mines ist ein Durchbrenntest entwickelt worden, bei dem ein Propangas-Schweißbrenner verwendet wird, dessen Flamme unter rechtem Uinkel auf die Oberfläche einer Poljmrethanschaumplatte einer Größe von etwa 15,24 cm χ 15,24 cm (6 inches χ 6 inches) und einer Dicke von genau 2,54 cm (1 inches) auftrifft. Ziel dieses Tests ist es, die Zeit zu bestimmen, die verstreicht vom Zeitpunkt der Entzündung des Schweißbrenners bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die Flamme die Rückseite der Polyurethanschaumplatte durchschlägt. Ein üblicher Polyurethanschaum weist Durchbrennzeiten von 10 Sekunden oder weniger auf. Eine Probe des erfindungsgemäßen Schaumes aus der "Zubereitung gemäß Beispiel 17" wies eine Durchbrennzeit von 180 Sekunden auf.

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Härmelei tfähigkeit

Eine Probe des Schaums aus eier "Zubereitung geraäß Beispiel 17' wurde auf ihre Wärmeleitfähigkeitseigenschaften hin untersucht.

Die Probe war 2,64 cm (1,04 inches) dick, hatte eine Dichte von

3 3

0,055 g/cm (3,44 lbs/ft. ). Der Wärme leitfähigkeit sfalctor K betrug 0,169 BTU pro Stunde pro 0,093 m (ft. ") pro 0,5⁰C (1 F). Das Temperaturgefälle während des Tests betrug 53₅8 C (97,4°F.) auf der heißen Seite und 29,2⁰C (52,5⁰F) auf der kalten Seite«

Feuchtigkeitsalterung

Der Schaum aus der "Zubereitung gemäß Beispiel 17" wurde Feuchtigkeitsalterungstests unterworfen. Die Proben wurden über längere Zeiträume hinweg bei einer Feuchtigkeit von 100 % und bei 79°C (120°F) gealtert. Die Eigenschaften der Proben zu verschiedenen Zeitpunkten während der Tests wurden bestimmt. In jedem Falle ließ man vor der Messung von der Probe das Wasser ablaufen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle angegeben.

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"Zubereitung gemäß Beispiel 17" - Feuchtigkeitsalterung, 100 %ige Feuchtigkeit

bei 49⁰C (120⁰F)

untersuchte Eigenschaften

zu Beginn nach 200 Std. nach 500 Std. nach 750 Std. nach iOCO Std,

cn O	geschlossene Zellen, %	91,5	90,2	90,6	91,4	88,9
9816	Dichte in g/cm (lbs/ft.3)	0,0485 (3,03)	0,0548 (3,42)	0,0517 (3,23)	0,0516 (3,22)	0,061 (3,80) ,
O OO	Zugfestigkeit in kg/cm2 (psi)	1,644 (23,4)	2,302 (32,7)	2,67 (38,0)	1,276 (13,1)	ro 1,51 ι (21,5)
	Dehnung, %	-	2,3	3,4	3,9	. 55O
	Gewicht sänderung,	_	12,3	16,3	7,0	8,9

Beispiel

Ein hier als "Zubereitung gemäß Beispiel 18" definiertes Schaurasystem wurde hergestellt und getestet.

Die Komponente A wurde hergestellt durch Vereinigen von 380 Teilen des Polyesters mit endständigem Hydroxyl gemäß

Beispiel I₅

50 Teilen 37 %igem Formaldehyd (Formalin), 32,5 Teilen Cymel 303 (Melaminharz), 1,5 Teilen Katalysator 1010 (p-Toluolsulfonsaure), 5 Teilen Katalysator R-8O2O,
15 Teilen DMP-30 (Aminkatalysator vom Phenol-Typ,· hergestellt

von der Fa. Rohm und Haas), 7 Teilen L-530-Silikonsurfaktant und 90 Teilen Fluortrichlormethan

581 Teile

Die Komponente B wurde hergestellt durch Kombinieren von 330 Teilen Papi~27/Neopentylglykol~Prepolymerisat (die Herstellung ist weiter unten angegeben), 80 Teilen des flammwicirigraachenden Ilittels Phosgard C-22,

7 Teilen L-530-Silikonsurfaktant und 90 Teilen Fluortrichlormethan

507 Teile

Die Komponente C wurde hergestellt durch Vereinigen von 300 Teilen eines wäßrigen Natriumsilikats von Gießereiqualität mit 20 Teilen Wasser bei einer Gesamtmenge von 320 Teilen,

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Bei clem wäßrigen Natriumsilikat handelte es sich insbesondere um Diamond Shamrock Chemical Corporation, Sorte 49 FG mit einem SiO_o/lIa₉O-Verhältnis von 2,58 und einem spezifischen

Gewicht nach Baume von 49 .

Das Mischungsverhältnis zur Herstellung eines Schaums betrug 40 Gewichtsteile der Komponente Λ, 112 Gewichtsteile der Komponente B und 150 Gewichtsteile der Komponente C.

Das Prepolymerisat in der Komponente B wurde hergestellt durch Mischen von 19 Gewichtsteilen Papi-27 (einem Polyisocyanat von Polymethylenpolyplionylen mit einer Funktionalität von etwa 3,0)- mit 1 Gewichtsteil NPG (Neopentylglykol). Die Zugabe wurde bei etwa 110 C (230 F) durchgeführt. Das Neopentyl glykol wurde in etwa 8 aliquoten i-iengenanteilen in Abständen von jeweils 5 Minuten nacheinander unter Rühren zugegeben. Die dabei auftretende Reaktion war stark isotherm. Die Endviskosität des Prepolymerisats in der Komponente B lag innerhalb des Bereiches von etwa 185000 bis etwa 200000 cP.

Der dabei erhaltene Schaum wies eine Cremezeit von 15 Sekunden, eine Klebrigkeitsseit von 60 Sekunden und eine Steigzeit von 70 Sekunden auf. Der Schaum enthielt 76 % geschlossene. Zellen, seine Dichte betrug 0,0218 g/crn³ (3,5 lbs/ft.³).

Dieses Material wurde dem in Beispiel 17 beschriebenen Durchbrenntest unterworfen. Die Durchbrennzeit betrug 13 Minuten.

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Beispiel 19

Ein anderes brauchbares Schaumsystem vird nachfolgend als "Zubereitung gemäß Beispiel 19^U bezeichnet.

Die Komponente A wurde hergestellt durch Vereinigen von 379 g des Polyesters mit endständigen! Hydroxyl gemäß Beispiel 1,

50 g Formaldehyd (Formalin),
31,5 g Cymel 303 (lielaminharz),
•0,8 g Katalysator 1010 (p-Toluolsulfonsäure), 2,9 g Katalysator R-8020,

14,5 g Katalysator DMP-30 (ein Aminkatalysator vom Phenol-Typ, hergestellt von der Fa. Rohm und Haas Corp.), 107,7 g L-5410-Silikpnsurfaktant und 438,0 g Fluortrichlormethan.

Die Komponente A hatte eine Brookfield-Viskosität bei 21,1 C (70°F) von 960 cP.

Die Komponente B wurde hergestellt durch Vereinigen von 660,0 g Papi-28 (Polyisocyanat von Polymethylenpolyphenylcri), 122,0 g des flammwidrigmachenden Mittels Phosgard C-22R, 4,5 g L-5310-Silikonsurfaktant.

Die Komponente B hatte eine Brookfield-Viskosität bei 21,1 C (70°F) von 600 cP.

Durch Vereinigen von 57,2 g der oben beschriebenen Komponente A mit 94,8 g der ebenfalls oben beschriebenen Komponente B und 120,0 g der Komponente C, bei dem es sich um ein wäßriges Natrium-

509816/1084 .

silikat der Soi-te 4-9 I¹G (vgl. Beispiel 18) handelte, wurde ein Polyurethanschaum hergestellt. Die gesamte "Zubereitung gemäß Beispiel 19" enthielt 272,0 g. Es wurde 10 Sekunden lang gemischt. Das erhaltene Produkt wies eine Cremezeit von 10 Sekunden, eine Klebrigkeitszeit von 70 -Sekunden und eine Steigzeit von 120 Sekunden auf. Der dabei erhaltene Schaum wies einen Gehalt an geschlossenen Zellen von etwa 3 % auf«

Diese "Zubereitung gemäß Beispiel 19" wurde einem Durchbrenntest unterworfen, in dem man eine 15*24 cm χ 15>24 cm (6 inches χ 6 inches) große Probe einer Dicke von 2,54 cm (1 inch) wie in Beispiel 17 beschrieben herstellte. Der Durchbrenntest ergab eine Durchbrennzeit von mehr als 30 Minuten.

Zusammensetzung des dabei erhaltenen Schaums

Röntgenanalysen der Produkte der Beispiele 1 und 18 zeigten an, daß in dem erhaltenen Schaum einige kristalline Silikate vorhanden waren. Die Schäume wiesen auch ein Röntgendiagramm auf, wie es für ein komplexes Natriumcarbonat- und Natriumbicarbonatsalz in einer Menge von etwa 5 bis etwa 15 Gew.-% charakteristisch ist. Das Komplexsalz hat die folgende empirische Struktur:

Na-CO;. . NaHCO_x . 2H_D0 c. 3 3 £

Es wird angenommen, daß diese Komplexsalze durch Reaktion des Kohlendioxyds gebildet werden, das bei der Umsetzung von Isocyanaten mit Wasser entwickelt wird. Das Kohlendioxyd verbindet sich leicht mit dem Natriumsilikat Na2SiO* unter Bildung der Natriumcarbonate und -bicarbonate. Der Natriumcarbonat/Natriumbicarbonat-Komplex absorbiert leicht Wasser aus dem System in Form von Kristallisationswasser.

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Dieser Mechanismus ist z.T. dafür verantwortlich, daß die Schauirtprodukte im wesentlichen frei von ungebundenem Wasser zu sein scheinen, trotz der Tatsache, daß das als Ausgangsmaterial verwendete wäßrige Natriums ililcat etv^a 7 "bis etwa 50 % des Gewichtes des erhaltenen Schaumes ausmacht.

Die Geschwindigkeit, mit der das Kohlendioxyd aus dem Schaum entwickelt wird, scheint für den Charakter des dabei erhaltenen Silicagels wichtig zu sein. Bei einer extrem schnellen Kohlendioxydeiitwicklung geliert das SiO₀ in einer Glasstruktur. Eine langsame Freisetzung von Kohlendioxyd führt zur Ausfällung von SiOp, wobei sich kugelförmige kolloidale Siliciuindioxydteilchen mit einem Durchmesser von etwa 15 Millimikron bilden. Diese Siliziumdioxydteilchen bilden anschließend ein Gel. Die Analyse zeigte, daß das Silikagel in den erfindungsgemäßen Polyurethanschäumen eine Hybridmischung aus den vorstehend beschriebenen beiden Geltypen darstellte.

Beispiel 20

Es wurde eine Reihe von Schaumprodukten hergestellt unter Verwendung des gesättigten Polyesterharzes des Beispiels 1 als Polyolbestandteil und eines polymeren MDI-Prepolymerisats als Isocyanatbestandteil. Die Komponente A enthielt 11,51 Gewichtsteile des Polyesters, 3,00 Gewichtsteile Fluortrichlormethan, 1,0 Gewichtsteile Silikonfluid (Silikonflüssigkeit) als oberflächenaktives Mittel und 0,2p Gewichtsteile einer Mischung aus Triethylendiamin und Dimethyläthanolamin als Katalysator.

Das Polyisocyanatprepolymerisat wurde hergestellt durch Vereinigen von polymeren MDI mit einem Sorbitpolyäther mit einer Hydroxylzahl von 4-90 bis 500, einem Silikonf luid als oberflächenaktivem Mittel und Phosgard C-22E. Das Prepolymerisat hatte einen NCO-Gehalt von 23 bis 24 Gew.-v6.

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-C

2U7317

Die Komponente B wurde hergestellt durch Vereinigen von 33,52 Gewichtsteilen des vorstehend beschriebenen Polyisocyanatprepolymerisats, 1,22 Gewichtsteilen des Silikonfluids als oberflächenaktivem Mittel und 5,38 Gewichtsteilen Fluortrichlormethan als Treibmittel.

Bei der in dieser Reihe von Schaumpräparate verwendeten Komponente 0 handelte es sich um ein handelsübliches wäßriges Natriumsilikat mit den folgenden Eigenschaften:

SiOo/FapO- Baume-Dichte (°) Verhältnis

(a) "STAH"

(c) N-38

In allen Fällen wurden die drei Komponenten A, B und C miteinander gemischt und frei steigen gelassen unter Bildung eines Schaumproduktes. Die Gewichtsverhältnisse der drei Komponenten sind in der folgenden Tabelle zusammen mit den Produktdichtewerten, dem Gehalt an geschlossenen Zellen und den Sauerstoffindexwerten für die ausgewählten Proben angegeben. In allen Fällen wurde ein wärmegehärtetes Schaumprodukt gebildet.

Verhältnis	37,1
2,50	51,1
1,60	37,6
3,22	32,0
3,85

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Eigenschaften der Schaumprodukte

Probe Komponente Komponente Komponente A B C Dichte in g/cirr (Ibs/ft3)

Gehalt an ge- Sauerstoffsehlossenen index Zellen,

Of /O

	cn	I	11,9	42,7
	ο	II	26,04	66,96
	(O όο	III	41,0	52,0
■	cn	IV	24,0	61,0
*^	V	20,0	50,0
ο	VI(e)	17,0	43,0
CO	Vll(f)	14,0	36,0
	Vlll(f)	10,0	25,0
	IX	31,0	39,0
	X(g)	7,35	27,7
	XI	26,04	66,96
	XII	26,04	66,96
	XIII	24,0	61,0
XIV	24,0	61,0
XV(h)	20,0	50,0
XVI(h)	20,0	50,0
XVII(h)	17,0	43,0

45,4 (a) 0,0673 (4,2) 7,0 (b) niedrig
7,0 (b) 0,024 (1,5)
sehr niedrig ziemlich niedrig

25,1

29,0 26,7

Fußnoten:

15,0 (b) 30,0 (b) 40,0 (b)

50,0'00 - -

65,0 (b) -

30,0 (b) . -

65,0 (a) 0,128 (8,0). 36,7

7,0 (c) 0,0122 (0,76)

7,0 (d) 0,0104 (0,65)

15,0 (c) -

15,0 (d) 0,0128 (0,80)

30,0 (c) -

30,0 (d) -

40,0 (d)

(e) Die Reaktion verlief sehr schnell, es war schwierig, eine repräsentative Probe für die Tests zu erhalten.

(f) Die Reaktion verlief schnell, es war schwierig, die Komponenten miteinander zu mischen»

(g) 0,22 Gew.-% Dibutylζinndilaurat wurden als Katalysator zugegeben.

(h) Innerhalb von ein paar Sekunden nach dem Mischen bildete sich ein Silicagel,

Beispiel 21 ~' """

Es wurden Versuche zur Herstellung der erfindungsgemäßen Schaumprodukte unter Verwendung τοη Polyätherpolyolen mit begrenztem Erfolg durchgeführt. Es wurde ein Schaum hergestellt unter Verwendung einer Komponente A der folgenden Zusammensetzung:
7,15 Gewichtsteile eines unter der Bezeichnung RS-550 bekannten Polyols, bei dem es sich um ein Alkylenoxydaddukt von Saccharose mit einer Hydroxylzahl von

530 handelte,
0,25 Gewichtsteilen einer Mischung aus Triäthylendiamin

und Dimethyläthanolamin als Katalysator und 1,00 Gewichtsteile ITuortrichlormethan als Treibmittel.

8,40 Gewichtsteile der vorstehend beschriebenen Komponente A wurden mit 40 Gewichtsteilen der in Beispiel 20 beschriebenen Komponente B und 44 Gewichtsteilen wäßrigem STAR-Natriumsilikat vereinigt. Die Bestandteile ließen sich wegen der hohen Viskosität der Komponente A prinzipiell nicht gut miteinander mischen. Um ein Polyätherpolyol mit einer niedrigeren Viskosität bereitzustellen, wurde PEP-450 ausgewählt. Bei PEP-450 handelte es sich um ein Alkylenoxydaddukt von Pentaerythrit mit einer Hydroxylzahl von 560. Die Komponente A bestand dementsprechend aus 7,15 Gewichtstellen PEP-450, 0,25 Gewichtsteilen einer Mischung aus Triäthylendianiin und Dimethyläthanolamin als Katalysator und 3,00 Gewichtsteilen Pluortrichlormethan als Treibmittel. 10,4 Gewichtsteile der vorstehend beschriebenen Komponente A wurden mit 40,1 Gewichtsteilen der Komponente B (wie in Beispiel 20) und 44 Gewichtsteilen des handelsüblichen wäßrigen STAR-Natriumsilikats vereinigt. Die Bestandteile ließen sich ausreichend miteinander mischen und verschäumen mit einem

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leichten Anstieg. Beispiel 22

Es wurde ein Schaum hergestellt unter Verwendung eines polymeren Isocyanate (im Unterschied zu einem Prepolymerisat) als Quelle für die Isocyanatgruppen in der Komponente B. Die Komponente A war die gleiche wie in Beispiel 20. Die Komponente B enthielt 29»39 Gewichtsteile rohes Polymethylene polyphenylenpolyisocyanat, 5,4-3 Gewichtsteile Phosgard C-22R als flammwidrigmachenden Zusatz, 2,20 Gewichtsteile eines Silikonfluids und 5*20 Gewichtsteile Fluortrichlormethan. Bei der Komponente C handelte es sich um handelsübliches Natriumsilikat mit einem SiOp/NaoO-Verhältnis von 37,1· Zur Herstellung des Schaums wurden 11,2 Gewichtsteile der Komponente A, 44,5 Gewichtsteile der Komponente B, 42,5 Gewichtsteile der Komponente C und 1,8 Gewichtsteile zusätzliches Fluortrichlorniethan miteinander vereinigt und 10 Sekunden lang gemischt, bevor die Mischung in eine auf 38⁰C (100⁰F) erwärmte Form gegossen wurde. Dabei wurde eine wärmegehärtete Schaumstruktur erhalten.

Beispiel 23

Es wurde ein Schaum hergestellt unter Verwendung eines nicht-halogenierten gesättigten Polyesterharzes als Polyo!bestandteil. Insbesondere wurde ein Polyesterharz hergestellt aus Adipinsäure, Trimethylolpropan und Diät hylenglykol, die bis zu einer Endsäurezahl von etwa 3,0 und einer Endhydroxylzahl von etwa 400 gekocht wurden. Die Komponente A wurde hergestellt durch Vereinigen von 11,51 Gewichtsteilen des vorstehend beschriebenen gesättigten Polyesters mit 3,00 Gewichtsteilen Fluortrichlormethan, 0,25 Gewichtsteilen einer Mischung aus Tri-

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äthylendiamin und Dimethyläthanolamin als Katalysator und 1,00 Gewichtsteilen eines Silikonfluids als ober~ flächenaktivem Mittel. Die Komponente B war die gleiche wie in Beispiel 20, Bei der Komponente C handelte es sich um wäßriges STAR-Natriumsilikat.

Es wurde ein Schaum hergestellt durch Vereinigen von 11,6 Gewichtsteilen der Komponente A mit 4-3,3 Gewichtsteilen der Komponente B, 43,2 Gev/ichtsteilen der Komponente C und 1,8 Gewichtsteilen zusätzlichem i'luortrichlormethan. Die Bestandteile wurden 10 Sekunden lang miteinander gemischt und in eine auf etwa 60 C erwärmte Form gegossen. Dabei wurde ein zufriedenstellender"wärmegeharteter Schaum erhalten.

Beispiel 24

Es wurde ein Schaum hergestellt unter Verwendung einer Mischung aus gesättigten Polyestern und Polyätherpolyolen als Polyo!bestandteil. Bei der Komponente Λ handelte es sich um eine Mischung aus der in Beispiel 23 beschriebenen Komponente A und dem nachfolgend angegebenen Polyätheranteil, der 11,51 Gewichtsteile KS-530 (ein Alkylenoxydaddukt von Saccharose mit einer Hydroxylzahl von 530), 3,00 Gewichtsteile Fluortrichlormethan, 0,25 Gewichtsteilen einer Mischung aus Triäthylendiamin und Dimethyläthanolamin und 1,00 Gewichtsteile eines Silikonfluids enthielt. Zur Herstellung der Komponente A wurden 15*9 Gewichtsteile des Polyatherpolyolanteils mit 13,0 Gewichtsteilen des Polyesters gemäß Beispiel 23 vereinigt. Die Gesamtkomponente A enthielt 28,9 Gewichtsteile. Zu dieser Zubereitung wurden 108,5 Gewichtsteile der in Beispiel angegebenen Komponente B, 108,1 Gewichtsteile der Komponente C (wäßriges STAR-Natriumsilikat) und 4,6 Gewichts-

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teile zusätzliches Fluortrichlormethan zugegeben. Die Mischung bildete einen groben,weichen Schaum.

Beispiel 2.5

Es wurde ein Schaumprodukt hergestellt unter Verwendung eines Glykols als Polyolbestandteil. Die Komponente A enthielt 5,00 Gewichtsteile Dipropylenglykol, 3,00 Gewichtsteile Fluortrichlormethan, 0,25 Gewichtsteile einer Mischung aus Triäthylendiamin und Dimethyläthanolamin als Katalysator und 1,00 Gewichtsteile eines Silikonfluid-Surfactant. Die Komponenten B und C waren die gleichen wie in Beispiel 20, Ein Schaum wurde hergestellt.durch Vereinigen von 10 Gewichtsteilen der vorstehend beschriebenen Komponente A mit 43 Gev/ichtsteilen der Komponente B und 47 Gewichtsteilen der Komponente C. Die dabei erhaltenen Ma- · terialien ergaben eine Schaummasse, die nach der Bildung eine gewisse Schrumpfung aufwies.

Beispiel 26

Es wurde ein Schaum hergestellt unter alleiniger Verwendung von Formaldehyd als modifizierendem Zusatz. Die Komponenten B und C waren die gleichen wie in Beispiel 20. Die Komponente A enthielt 10,14 Gewichtsteile des Polyesterharzes gemäß Beispiel 20, 1,354- Gewichtsteile Formalin (37 %ige Lösung von Formaldehyd in Wasser) und 0,27 Gewichtsteile einer Mischung aus Triäthylendiamin und Dimethyläthanolamin als Katalysator.

Es wurde ein Schaum hergestellt durch Vereinigen von 11,8 Gewichtsteilen der Komponente A, 44,1 Gewichtsteilen jeweils der Komponenten B und C. Die Materialien wurden 14 Sekunden lang miteinander gemischt. Die Mischung wies eine Cremezeit von 20 Sekunden und eine Steigzeit von

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80 Sekunden auf· Der Schaum wies eine Druckfestigkeit parallel zur Steigung von 0,273 kg/ein (38,8 psi) und einen Sauerstoffindex von 31»1 auf.

Beispiel 27

Es wurde ein Schaum hergestellt unter Verwendung von Phenolharzen als Verstärkungsharz. Bei dem spezifischen Harz handelte es sich um ein durch Alkali katalysiertes, wasserlösliches Phenolformaldehydharz der Bezeichnung N-I32O, hergestellt von der Firma Pacific Resins and Chemicals, das 63 Gew.-$> nicht-flüchtiges Material in Wasser enthielt· Das Material ist für die normale'Verwendung als Bindemittelharz mit niedrigem Aschegehalt im Handel erhältlich. Die Komponenten B und C waren die gleichen wie in Beispiel 20. Die Komponente A wurde hergestellt durch Vereinigen von 9 »4-5 Gewicht steilen des gesättigten Polyesterharzes gemäß Beispiel 20, 2,06 Gewichtsteilen des wäßrigen Phenolharzes N-1320 und 0,24 Gewichtsteilen der Triäthylendiamin/Dimethyläthanolamin-Katalysatormischung. Der Schaum wurde hergestellt durch Vereinigen von 11,8 Gewichtsteilen der vorstehend beschriebenen Komponente A und 44,1 Gewichtsteilen jeweils der Komponenten B und C. Der dabei erhaltene Schaum schien nach der Bildung zu schrumpfen. Der Schaum wies einen Sauerstoffindex von 29,8 auf.

Es konnten nur geringe Mengen der wäßrigen Phenolharze verwendet werden, da die Phenolharze die Neigung hatten, sofort Silikagele zu bilden, wenn sie mit dem wäßrigen Natriumsilikat gemischt wurden.

Es wurden weitere brauchbare Polyurethanschaumprodukte hergestellt unter Verwendung von wäßrigem Kaliumsilikat mit

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einem SiOp/KpO-Gev/ichtsverhältnis von 2,1 (38,8 'G-ew.-%
Feststoffe) und 2,2 (29 Gow.«-% Feststoffe). Die VerschaumungsZubereitungen enthielten 17»5, 30, 35 und 50 Gew.~% der wäßrigen Kaliumsilikatkomponente.

Die Erfindung wurde zwar vorstehend unter Bezugnahme auf spezifische bevorzugte Ausführungsformen näher erläutert, es ist jedoch für den Fachmann klar, daß sie darauf keineswegs beschränkt ist, sondern daß diese in vielerlei Hinsicht abgeändert und modifiziert werden können, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.

Pat entansprüche:

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Claims (13)

1. Patentansprüche

   (P) einen Katalysator für die Reaktion der -OH- und "-KV-G=O-Seste,

   wobei das Gewicht des wäßrigen Alkalimetallsilikats 10 bis 60 % des Gesamtgewichtes der Zubereitung ausmacht.
2. 2. Zubereitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Komponente A ein Polyol aus der Gruppe (1) der Ester und Polyester mit endständigem Hydroxyl, (2) der Äther und Polyäther mit endständigem Hydroxyl, (3) der Etherester mit endständigem Hydroxyl und (4) der Polyhydroxyalkohole, als Komponente B ein im wesentlichen wasserfreies organisches Polyisocyanat aus der Gruppe (1) der polymeren Polyisocyanate mit einem Molekulargewicht von mehr als 250, (2) der Polyisocyanatprepolymerssate und (3) der Polyisocyanatquasiprepolymerisate und als Komponente C ein wäßriges Natriumsilikat mit einem BiOo/Ha^O-Verhältnis von 2,4 bis 3,25 enthält.
3. 3. Zubereitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie 0,5 bis 5_? ⁰ Gew.-% eines organischen kondensierbaren Harzes aus der Gruppe der Melaminformaldehyd-, Melaminharnstoff- und methylolierten Melaminformaldehyd-Harze sowie einen Katalysator für die Kondensation der Melaminharze enthält„

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4. 4. Zubereitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie 0,5 "bis 2,0 Gew.-% eines Phenolharzes enthält.
5. 5? Zubereitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie 0,1 bis 5,0 Gew.-% Formaldehyd enthält;
6. 6. Zubereitung nach mindestens einem der Ansprüche

   1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß sie als Treibmittel einen halogenierten Kohlenwasserstoff enthält.
7. 7. Zubereitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie als organisches Polyisocyanat ein Prepolyiiierisat eines organischen Polyisocyanats und eines Polyols enthalt.
8. 8. Zubereitung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Polyol um Neopentylglykol handelt.
9. 9. Verfahren zur Herstellung einer harten Schaunistruktur, dadurch gekennzeichnet, daß man

   (A) ein organisches Polyol,

   (B) ein organisches Polyisocyanat und

   (C) ein wäßriges Alkalimetallsilikat,

   wobei mindestens eine der drei Komponenten A, B und C ein gelöstes Treibmittel enthält, in Gegenwart eines oberflächenaktiven Mittels und eines Katalysators für die Reaktion der -OH- und -ü=C=O-Reste miteinander umsetzt, wobei das Gewicht des wäßrigen Alkalimetallsilikats 10 bis 60 % des Gewichtes der Komponenten ausmacht.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß man als Komponente 0 ein wäßriges Natriumsilikat mit einem SiO^/NapO-Gewichtsverhältnis von 2,4 bis 3»25 verwendet .

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11. 11. Verfahren nach Anspruch 9 und/oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß man die drei Komponenten A, B und C miteinander umsetzt, wobei das oberflächenaktive Mittel in der Komponente A oder B, das Treibmittel in der Komponente A oder B und der Katalysator in der Komponente A enthalten sind.
12. 12. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man als Treibmittel einen halogenierten Kohlenwasserstoff verwendet.
13. 13. Homogener Polyurethanschaum, wie er nach dem Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 9 his 12 erhältlich ist, dadurch gekennzeichnet, daß er im wesentlichen frei von nicht-gebundenem Wasser ist und eine Dichte von 0,032 bis 0,64 g/cnr⁵ (2,0 bis 40 lbs/ft.^) aufweist.

    14·. Polyurethanschaum nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß er Siliciumdioxyd sowie 5 "bis I5 Gew.-% des Komplexsalzes Na^CO,.NaHCO^.2ILpO in in der Schaummasse gleichmäßig dispergierter Form enthält.

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