DE2559991C2 - Harte, ggf. schaumförmige anorganisch-organische Kunststoffe - Google Patents

Description

Es ist bekannt, aus Polyisocyanaten und Verbindungen mit aktiven Wasserstoffatomen Polyurethan- bzw. PoIyharnstoff-Kunststoffe herzustellen. Die Eigenschaften dieser Polymerenklasse sind vielfältig variierbar. Hohe Festigkeit. Elastizität und Verschleißfestigkeit sind besonders geschätzte Eigenschaften dieser Produkte. Ai.dererseits ist die Thermostabllität und insbesondere die Dauerformbeständigkeit bei Temperaturen oberhalb 120° C nur mäßig.

Der Einsatz dieser Produkte als Bau- und Konstruktionselemente ist durch das ungünstige Brandverhalten begrenzt. Zwar lassen sich durch Flammschutzmittel Verbesserungen im Brandverhalten erzielen, doch werden die mechanischen Eigenschaften dadurch meist ungünstig beeinflußt.

Es ist ferner bekannt, aus wäßrigen Lösungen von Alkalisilikaten durch Einwirkung von (potentiellen) Säuren anorganische Kieselsäure-Gel-Kunststoffe herzustellen, die insbesondere als Kitte, Oberflächenüberzüge Bedeutung erlangt haben. Auch Leichtschaumstoffe sind auf Wasserglas-Basis hergestellt worden. Die Produkte weisen eine hohe Formbeständigkeit in der Wärme auf und sind völlig unbrennbar.

Sie sind jedoch spröde und von verhältnismäßig geringer Festigkeit. Als Schaumstoffe sind sie wenig belastbar und zerbröseln bei Druckeinwirkung. Es wäre außerordentlich wünschenswert, die guten Eigenschaften der anorganischen und der organischen Kunststoffmaterlallen miteinander zu kombinieren und die negativen Eigenschaften beider zu unterdrücken.

Es hat daher auch nicht an Versuchen gefehlt, Kombinationskunststoffe herzustellen, ohne daß indessen das gesteckte Ziel erreicht worden wäre.

So wurden beispielsweise Polyurethane mit aktiver Kieselsäure als Füllstoff vermischt und anschließend vulkanisiert. Ähnlich wie bei der Verwendung hochaktiven Rußes Ist dabei ein gewisser Verstärkungseffekt zu beobachten: Zugfestigkeit und Modul steigen an. die Bruchdehnung nimmt ab. Das Material wird jedoch durch die Mitverwendung der Kieselsäure nicht grundsätzlich In seinem Eigenschaftsbild verändert

= C = N-R-N = C =

worin R einen zweiwertigen organischen Rest, beispielsweise einen Alkylen-, Aralkylen- oder Arylenrest bedeutet. Geeignete derartige Reste können 2 bis 20 Kohlenstoffatome enthalten.

Beispiele für derartige Diisocyanate sind: p-p'-Diphenylmethandiisocyanat. Phenylendiisocyanat, Chlorphenylendiisocyanat, Tolylendilsocyanai, m-Xyly!endiisocyanat, Benzidindlisocyanat, Naphthylendiisocyanat,, Tetramethylendiisocyanat, Pentamethylendlisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, Decamethylendiisocyanat und Thlodipropyldiisocyanat.

Andere Polyisocyanate, Polyisothiocyanate und deren Derivate können in gleicher Weise verwendet werden.

Fettsäurediisocyanate der allgemeinen Formel:

NCO

(CH₂).-

CHj(CH₂X₁CH(CH^NCO

worin .v + >· Insgesamt 6 bis 22 ergeben und 2 eine Zahl von 0 bis 2 bedeutet, z. B. Isocyanat-stearyl, Isocyanat sind ebenfalls geeignet. Von den vorstehend angegebenen Verbindungen erwies sich p-p'-Dlphenylmethandiisocyanat bei der praktischen Ausführung am geelgnetsten. Tolylendllsocyanat, beispielsweise das 2,4- und 2,6-Isomere sind ebenfalls leicht erhältlich und für den Gebrauch geeignet.

Gemäß der Lehre dieser Offenlegungsschrift werden als wäßrige Alkallsilikatlösungen bevorzugt die Im Handel befindlichen Natrlumslllkatlösungen verwendet. Über das Mengenverhältnis von verwendetem Isocyanat zu Alkallslllkat werden folgende Angaben gemacht:

Die relativen Anteile des Alkalisilicate und des Isocyanats können variiert werden, wodurch, wie vofstehend geschildert. Produkte mit verschiedenen physikalischen Eigenschaften und wahrscheinlich mit abweichender chemischer Struktur erhalten werden.
Im allgemeinen Ist es zweckmäßig und erwünscht.

einen Überschuß des Silicqts, d. h- eine größere Menge als die den verwendeten Jsocyanai stöchiomeirisch äquivalente r'enge zu verwenden. Anc.ärerseits ist es wichtig, daß keine so geringe Menge an Isocyanat verwendet wird, daß eine nicht ausreichende Umsetzung stattfindet. Beispielsweise kann bei Verwendung von p-p'-Diphenylmethandiisocyanat (das im Handel bei einer Konzentration von etwa 85 bis 90%, berechnet auf ein Molekulargewicht von 250, erhältlich ist), und von Natriumsilicat mit einem Na₂O: SiOi-Verhältnis von 2,0 bis 2,3 das Gewichtsverhältnis von Silicat zu Isocyanat im Bereich von 1 : 7,75 bis 3 :1 variieren.

Die oben genannten und eingesetzten niedrig viskosen, weitgehend rein bifunktionellen Polyisocyanate sind die gleichen, wie sie im allgemeinen auf dem Polyurethan-Schaumstoff-Sektor verwendet werden und womit auf diesem Gebiet allgemein anerkanntermaßen gute Resultate erzielt werden. Zur Herstellung eines Kombinationskunststoffes auf Basis von Polyisocyanat und wäßrigen Silikatlösungen sind die beschriebenen Polyisocyanate zwar leicht erhältlfcr*, jedoch nur sehr bedingt geeignet.

Arbeitet mau nach der Lehre der Offeüiegungsschrift 17 70 384, so erkennt man, daß Gemische aus wäßriger Natriumsilikatlösung und dem verwendeten niedrigviskosen Diphenylmethandiisocyanat nur verhältnismäßig grobteilige Emulsionen bilden. Dieser Nachteil läßt sich durch den empfohlenen Zusatz von Emulgatoren bzw. Schaumstabilisierungsmitteln, wodurch die Primäremulsionen etwas feinteiliger und stabiler werden, abmildern, dennoch bleibt das Eigenschaftsbild unbefriedigend; insbesondere weisen die erhaltenen Kombinations-Kunstsioffe ausgeprägte SpfXligkeit und geringe Festigkeit auf.

Insbesondere zeigen die nach der bekannten Lehre hergestellten Schaumstoffe erhebliche Störungen, wie z. B. Risse oder Lunker in der Schaumsiruktur, teilweise kollabiert das Schaumgemisch; besonder- wenn größere Mengen verschäumt werden sollen.

Für eine technische Fertigung sind die unter Verwendung der beschriebenen Rohstoffe hergestellten Schaumstoffe nur wenig geeignet.

Gemäß der deutschen Offenlegungsschrifl 22 27 147 werden die geschilderten Probleme dadurch gelöst, daß ionische Gruppen aufweisende Polyisocyanate eingesetzt werden, die eine bessere Emulglerbarkeit zwischen organischer und anorganischer Phase gewährleisten, wobei durch die feinteiligeren Emulsionen anorganisch-organische Kunststoffe mit besserem Wertniveau erhalten werden.

Einen ähnlichen Effekt erreicht man, wenn die verwendeten Polyisocyanate durch nichtionisch-hydrophile Gruppen modifiziert werden (vgl. deutsche Offenlegungsschrlft 23 25 090).

Nachteil der beiden letztgenannten Verfahren sind jedoch

1. die Notwendigkeit, handelsübliche Polyisocyanate einer weiteren, unter Umständen kostspieligen chemischen Umsetzung zu unterwerfen, sowie

2. die mit der Hydrophillerung Im allgemeinen verbundene erhöhte Reaktivität und erhöhte Empfindlichkeit gegenüber Luftfeuchtigkeit.

In der deutschen Auslegeschrift 23 10 559 wird ein Schaumbeton auf Basis von Wasserglas, Polyisocyanat und anorganischen wasserbindenden Füllstoffen beschrieben.

Verfährt man gemäß dieser Lehre, werden zumeist Schaumkunststoffe mit höheren Rohdichten erhallen (> 100 ky/m¹) zudem müssen durch die erlinduiigsgemäß notwendige Mitverwendung des festen Füllstoffmaterials andere Dosier- und Mischeinrichtungen benutzt werden, wie sie Üblicherweise für die Herstellung von Schaumstoffen aus ausschließlich flüssigen Komponenten zur Verfügung stehen.

Die oben beschriebenen Nachteile der bekannten Kombinations-Kiinststoffe sind bei den beanspruchten erfindungsgemäßen harten anorganisch-organischen Kunststoffen vermieden, welche den Vorteil hoher Zähigkeit und Festigkeit besitzen sowie im Falle geschäumter Materialien problemlos herzustellen sind, regelmäßigere Zellstruktur aufweisen. Die beanspruchten hochwertigen anorganisch-organischen Leichtschaumstoffe sind aus leicht zugänglichen Polyisocyanaten und ohne Mitverwendung wasserbindender FullstofTe auf handelsüblichen Sch?umeinrichtungen sicher und wirtschaftlich zugänglich.

Gegenstand der Erfindung und beansprucht sind harte, ggf. schaumförmige, anorganisch-organische Kunststoffe, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie durch Umsetzung einer 20 bis 54 gew.-«igen wäßrigen Alkalisilikatlösung, die auch als rohe technische Lösung vorliegen kann, mit einem flüssigen organischen, von hydrophilen Gruppen freien Polyisocyanat mit einer Viskosität von 400 cP bis 100 000 cP (25° C) und einer mittleren Funktionalität von größer als 2, gegebenenfalls in Gegenwart von Treibmitteln. Katalysatoren, oberflächenaktiven Zusatzstoffen, Reaktionfiverzogern, Zellreglern, Pigmenten, Farbstoffen, Flammschutzmitteln, Stabilisatoren gegen Alterungs- und Witterungseinflüsse, Weichmachern und Füllstoffen, hergestellt worden sind, wobei das Gewichtsverhältnis von Polyisocyanat zur wäßrigen Silikatlösung zwischen 70: 30 und 20:80 liegt und die Umsetzung in Abwesenheit von wasserbindenden anorganischen Füllstoffen erfolgt.

Harte, anorganisch-organische Schaumkunststoffe mit einem Raumgewicht unter 150 kg/m' sind erfindungsgemäß bevorzugt.

Aus verarbeitungstechnischen Gründen wird bei den Polyisocyanaten ein Viskositätsbereich von 500 bis 10 000, insbesondere 800 bis 6000 cP/25" C, bevorzugt.

Sollten die verwendeten Polyisocyanate höherviskos, harzartig oder gar fest sein, läßt sich die gewünschte Viskosität durch Zusatz niedrigviskoser Polyisocyanate und/oder inerter organischer Lösungsmittel einstellen. Derartige hochviskose, harzartige oder feste Polyisocyanate sind erfindungsgemäß geeignete Produkte, sofern sie als (verdünnte) Lösungen eine Viskosität von mehr als 400 cP/25° C aufweisen und die Polylsocyanalkomponente eine Funktionalität > 2 hat.

Geeignete flüssige, von hydrophilen Gruppen freie organische Polyisocyanate, die als solche die Kriterien hinsichtlich Viskosität und Funktionalität erfüllen, sind insbesondere die technisch leicht zugänglichen PoIyphenylpolymethylen-polyisocyanate. wie sie durch Anilln-Formaldehyd-Kondensatlon und anschließende Phosgenierung hergestellt werden. Dabei läßt sich die geforderte Viskosität von mehr als 400 cP/23° C beispielsweise einfach durch die Vorgabe eines geeigneten Anilin-Formaldehyd-Verhältnlsses bzw., falls das phosgenierte Produkt nicht die geforderte hohe Viskosität aufweist, durch teilweise Abdcsilllatlon der Zwelkempfoduktü einstellen. Selbstverständlich sind auch andere Phosgenterungsprodukte von Arylamln-Aklehyd-Kondensaten hervorragend geeignet.

Vertreter dieser Klasse sind beispielsweise die Phosgenierungsprodukte von Kondensaten von Anilin und Aldehyden oder Ketonen, wie Acetaldehyd, l'ropional-

ίο

debyd, Butyraldahyd, Aceton und Methylethylketon. Ferner geeignet sind die Phosgenierungsprodukte von Kondensaten von am Kern alkylsubstituierten Anilinen, insbesondere Toluldinen mit Aldehyden oder Ketonen, wie zum Beispiel Formaldehyd, Acetaldehyd, Butyraldehyd. Aceton, MethylSthylketon.

Derartige Polyisocyanate sind für die Herstellung der erfindungsgemäßen Kunststoffe ganz besonders bevorzugt. Ihre Funktionalität liegt vorzugsweise zwischen 2,2 und 3. Der 2-Kerngehalt betragt vorzugsweise weniger als 50%.

Gut geeignet sind weiterhin Lösungen von Rückstandsisocyanaten in monomeren Polyisocyanaten. Unter Rückstandsisocyanaten sollen insbesondere die hochviskosen, harzartigen oder festen Destillationsrückstände is verstanden werden, wie sie beispielsweise bei der technischen Herstellung von Toluylendiisocyanat, Diphenylmethandiisocyanat oder Hexamethylendilsocyanat anfallen.

Derartige ROckstandsisocyanate, deren mittlere Funktionalität stets > 2, vorzugsweise 2,2 bis 3 ist, können durch Abmischung mit beispielsweise niedrigviskosen handelsüblichen Diisocyanaten auf eine für die Verarbeitung erforderliche Viskosität gebracht werden.

Geeignet sind weiter Abmischungen der Rückstandsisocyanate unter sich, sofern dabei flüssige Produkte resultieren, sowie Lösungen von hochviskosen oder festen Rückständen in inerten organischen Lösungsmitteln.

Eine bevorzugte Arbeitsweise besteht darin, als inerte organische Lösungsmittel solche einzusetzen, die einen Siedepunkt von -25 bis +8O⁰C aufweisen und bei der Herstellung von Schaumstoffen als Treibmittel verwendet werden können.

Eine weitere Gruppe gut geeigneter Polyisocyanate sind sogenannte modifizierte Polyisocyanate, wobei hierunter nicht die üblichen Präpolymeren oder Semipräpolymeren verstanden werden sollen. Vielmehr handelt es sich hierbei um Carbodiimidgruppen. Allophanatgruppen, Isocyanuratgruppen, Harnstoffgruppen oder Biuretgruppen aufweisende Polyisocyanate.

Für eine derartige Modifizierung geeignete Polyisocyanate sind beispielsweise: aliphatisch^, cycloaliphatische, araliphatisch^, aromatische und heterocyclische Polyisocyanate, wie sie z. B. von W. Slefken In Justus Llebigs Annalen der Chemie, 562, Seiten 75 bis 136, beschrieben werden* beispielsweise Äthylen diisocyanat, I,4-Tetramethylendiisocyanat, 1,6-Hexamethylendiisocyanat, 1,12-Dodecandilsocyanat, Cyclobutan-1,3-diisocyanat, Cyclohexan-1,3- und -1,4-diisocyanat sowie beliebige Gemische dieser Isonnren. l-IsocyanatoO^^-trimethyl-5-lsocyanatomethyl-cyclohexan (DE-AS 12 02 785, amerikanische Patentschrift 34 01 190), 2,4- und 2,6-Hexahydrotoluylendlisocyanat sowie beliebige Gemische dieser Isomeren, Hexahydro-1,3- und/oder -1.4-phenylen-dilsocyanat, Perhydro-2,4'- und/oder -4,4'-dlphenylmethan-dlisocyanat, 1,3- und 1.4-Phenylendllsocyanat. 2,4- und 2,6-Toluylendlisocyanat sowie beliebige Gemische dieser Isomeren, Dlphenylmethan-2,4'- und/oder 4,4'-dllsocyanat, Naphthylen-l.S-diisocyanat, Triphenylmethan-4,4',4"-trllsocyanat, Polyphenyl-polymethylenpolylsocyanate, wie sie durch Änllin-Fornialdehyd-Kondensatlon und anschließende Phosgenierung erhalten und z. B. in den britischen Patentschriften 8 74 430 und 8 48 671 beschrieben werden, sowie perchlorierte Arylpolyisocyanate, wie sie z. B. in der deutschen Auslegeschrift 11 57 601 (amerikanische Patentschrift 32 77 138) beschriebe·: werden.

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60 Die Modifizierung derartiger Polyisocyanate wird in an sich bekannter Weise thermisch und/oder katalytisch gegebenenfalls unter Mitverwendung von beispielsweise Luft, Wasser, Urethanen, Alkoholen, Amiden oder Aminen durchgeführt.

Auch monofunklionelle niedermolekulare Alkohole (vorzugsweise mit 1 bis 12 C-Atomen, wie Methanol, Äthanol, n- und iso-Propanol, Butanol, Hexanol, n-Oetylalkohol. Dodecylalkohol), sind als Modifizierungsmittel brauchbar, sofern man die entstehenden Urethangruppen durch Weiterreaktion mit vorhandenem Isocyanat in Allophanatgruppen überführt und dadurch die Funktionalität des resultierenden modifizierten Polyisocyanate nicht in unerwünschtem Maße herabsetzt.

Durch derartige Modifizierungen wird ausgehend von niedrigviskosen Polyisocyanaten die notwendige Viskosität von mehr als 400 cP/20⁼ C gewährleistet.

Keineswegs sollte jedoch bei Mitverwendung der genannten Modifizierungsmittel der Modifizierungsgrad so hoch gewählt werden, daß die resultierenden Polyisocyanate hydrophilen Charakter erhalten.

Bei den in der Praxis üblich·:.,? geringen Mengen an verwendetem niedermolekularem Modifizierungsmittel von weniger als 10 Gew.-Ä, bezogen auf das Polyisocyanat erhält man generell Polyisocyanate, die keine hydrophilen Eigenschaften aufweisen.

Bisonders bevorzugt sind Addukte der Polyisocyanate mit sich selbst, wie Uretdione, Isocyanurate, Carbodiimide, welche leicht aus monomeren Polyisocyanaten unter Molekulargewichtserhöhupg erhältlich sind und das Kriterium der MindestviskosiUit von 400cP/25°C erfüllen.

Im allgemeinen ist es völlig ausreichend, wenn sich diese Adduktbildung zu einem geringen Prozentsatz, z. B. 5 bis 30%, bezogen auf die Gesamtmenge, vollzieht, um den gewünschten Viskosilätsbereich zu erreichen.

Unter »von hydrophilen Gruppen freie Polyisocyanate« sind solche Polyisocyanate zu verstehen, welche weder ein ionisches Zentrum, noch eine durch Basen in ein ionisches Zentrum überführbare Gruppe (z. B. eine phenolische OH-Gruppe). noch einen hydrophilen Oilgo- oder Polyätherrest oder einen hydrophilen Oligo- oder Polycarbonatrest enthalten.

Eine Urethan-, Harnstoff-, Biuret-, Allophanat-, Ester-, Äther- oder Acetalgruppierung Is*. jedoch keine hydrophile Gruppe im Sinne dieser Definition.

Für das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Kunststoffe geeignete, wenngleich weniger bevorzugte Polyisocyanate sind die nach dem sogenannten Isocyanat-Polyadditionsverfahren erhältlichen Semlpräpolymeren bzw. Präpolymeren, sofern sie keine hydrophilen Gruppen enthalten und die erfindungsgemäßen Kriterien hinsichtlich Viskosität und Funktionalität erfüllen.

Semipräpolymere bzw. Präpolymere, die durch Umsetzung von Polyisocyanaten mit gegenüber Isocyanat reaktiven Wasserstoffatomen aufweisenden Verbindungen erhalten werden können, sind vielfältig beschrieben worden und dem Fachmann geläufig.

Als gegenüber Isocyanat reaktive Wasserstoffatome aufweisende ^'erbindungen kommen beispielsweise Alkohole, Glykole oder auch höhermolekulare Polyole, Mercaptane. Carbonsäuren, Amine, Harnstoffe Und Amide in Frage.

Jedoch sollen keine größeren Mengen höhermolekularer Polyhydroxyverbindungen mit niederer Glastemperatur zum Einsatz kommen, um die gefordeite Harte der Produkte nicht zu beeinträchtigen

Derartige Präpolymere sollen In jedem Fall noch end-

ständige Isocyanatgruppen. iedoch kein hydrophiles /entruni aufweisen, welches eine gegenüber vergleichbaren Produkten ohne das hydrophile Zentrum erhöhte Wasserverträglichkeit bewirkt.

Die in Frage kommenden Hydroxylgruppen aufweisenden Polyester sind z. B. Umsetzungsprodukte von mehrwertigen, vorzugsweise zweiwertigen und gegebenenfalls zusätzlich dreiwertigen Alkoholen mit mehrwertigen, vorzugsweise zweiwertigen. Carbonsäuren. Anstelle der freien Polycarbonsäuren können auch die entsprechenden VOlvcarbonsäureanhydride oder entsprechende Polycarbonsäureester Wi niedrigen Alkoholen oder deren Gemische zur Herstellung der Polyester verwendet «erden

Die Polycarbonsäuren können aliphatischen cycloaliphatischer. aromatischer uiv.l/oder heterocyclischer Natur sein und gegebenenfalls, ζ B. durch Halogenatome. substituiert und/oder ungesättigt sein

Als Beispiele hierfür seien genannt: Bernsteinsäure, Adipinsäure. Korksäure. Azelainsäure. Sebacinsäure. Phthalsäure. Isophthalsäure. Trimellitsäure. Phthalsäureanhuk d. Tetrahydrophlhalsäureanhydrid. Hexahydrophthahäureanhjdrid. Tetra,.h ^phthalsäureanhydrid. I-.ndoni et h y lernet ra h > d roph thai Säureanhydrid. Glutarsäureanh> drid. Maleinsäure. Maleinsäureanhydrid. Fumarsäure, diniere und irimere fettsäuren wie Ölsäure, gegehonenlalls in Mischung mit monomeren Fettsäuren. Tereph t h al säuredi met h> lest er. Terephlhalsäure-bis-glykolester

Ms Präpolymere besonders geeignet sind l'msct/ungsprodukte von Polyisocyanaten mit ein- oder mehrwertigen Alkoholen.

Bei der alleinigen Verwendung son Monoalkoholen. wie ζ B. Methanol. Äthanol. n-Propanol. n-Butanol ist daraul zu achten, daß entweder Polyisocyanate mit einer Funktionalität ■ 2 verwendet werden, und/oder mit der Präpolymerifierung auth Allophanatisierung. Isocyanuratisierung oder andere die Funktionalität erhöhende Reaktionen ablaufe;·,. In jedem Falle muß gewährleistet sein. daß die mittlere Funktionalität des resultierenden Präpolymeren > 2 ist

Durch die ;n üblicher Weise durchgeführte PräpolymerUierung erhält man Präpolymere, welche häufig eine \ :skos:tät von mehr als 200OcP und zuweilen bis zu 100 0OU cF/25" C und höher aufweisen.

In Fällen, wo derart hohe Viskositäten nachteilig für die weitere Verarbeitung sind, kann durch Zusatz niedrig viskoser Isocyanate oder auch durch inerte Lösungsmittal die Viskosität abgesenkt werden.

Besonders bevorzugte Polyisocyanate sind jedoch die flüssigen Destillations^ri.ickstände der bereits erwähnten Polyphenvipolymethylen-polyisocyanate mit einer Viskosität von 400 bis IOOOOcP/25'C. vorzugsweise 500 bis 5000 cP/25" Γ. deren mittler; Funktionalität mehr als 2 beträgt

Unter wäßrigen Lösungen von Alkalisilikaten sind die üblicherweise ais -Wasserglas« bezeichneten Lösungen •■on Natrium- und/ider Kaliumsilikat in Wasser zu versiahen.

Es können auch rohe technische Lösungen, welche zusätzlich z. B. Caiciumsi'ikat. Magnesiumsilikai. Borate und Aiuminate enthalten können. Verwendung finden.

Das. molare Ve-'-.iltnis Me-O/S:O_: (Me = Metall) ist nicht kritisch und kann in den üblichen Grenzen schwär-en: vorzugsweise beträgt es 4 bis 0.2. insbesondere 1.5 bis OJ.

Stielt der Wassergehalt des durch Umsetzung mit dem Pr . o'vmeren-lonomer zunächst erhaltenen Kunststoffs

eine untergeordnete Rolle, weil es nicht stört oder well er leicht durch Trocknen entfernt werden kann, so kann unbedenklich neutrales Natriumsilikat eingesetzt werden, von welchem sich 25 bis 35 gew.-'\,ige lösungen herstellen lassen.

Vorzugsweise werden indessen 32 bis 54 gew.-v,ige Silikailösungen eingesetzt, die nur bei hinreichender Akalitüi die für eine problemlose Verarbeitung erforderliche Viskosität von unter 500 Poise aufweisen.

Es kann sich um echte oder auch um kolloide Lösungen handeln.

Die Wahl der Konzentralion hilngt vor allem vom gewünschten HndprocU,-ι ab. Kompakte oiler geschlossenzellige Materialien werden vorzugsweise mit kon/cntricrtcn .Silikatlösungen hergestellt, die erforderlichenfalls durch Zusatz von Alkalihydroxid auf niedrige Viskosität eingestellt werden. Auf diese Weise lassen sich 40 bis 70 gew.- 'ige Lösungen herstellen.

Andererseits werden zur Herstellung offenporiger l.eichtschaumstüffe Silikatlösungen mit 20 bis 4(1 gew-'.,igeni (iehalt bevorzugt, um niedrige Viskositäten, ausreichend lange Reaktionszeiten und niedere Raumgewichte zu erzielen.

Auch bei Einsatz !einteiliger anorganischer Füllstoffe in größeren Mengen sind Silikatlösungen von 20 bis 45".igem Gehalt bevorzugt.

Die Herstellung der beanspruchten anorganisch-organischen Kunststoffe ist einfach. Es ist lediglich erforderlich, das flüssige Polyisocyanat mit der wäßrigen Alkalisilikailösung homogen zu vermischen, worauf meist sofort die Aushärtung der Mischung stattfindet.

Die Mischungen sind typische Einteilige Emulsionen bzw Sole. Sie sind nicht optisch klar, sondern meist opak bzw. milchig-weiß. In ihnen scheint das spätere Xcrosol präformiert zu sein.

Die Mischung der Komponenten ist nicht stabil. Die sogenannten »Topfzeiten", während derer die Mischunger verarbeitbar sind, hängen vor allem von der Reaktivität des Polyisocyanates, von der Gesamtmenge an freigesetztem Silikathärter, sowie von der Konzentration der Silikatlösung ab. Sie betragen zwischen 0.2 Sekunden und 15 Stunden.

Bevorzugt sind Topfzeiten von 1 Sekunde bis 20 Minuten.

Daraus folgt, daß im allgemeinen die Vermischung unmittelbar vor der Formgebung erfolgt.

Die Herstellung der neuartigen Polymer-Kieselsäuregel-Verbundmaterialien kann nach grundsätzlich bekannten Technologien erfolgen, z. B. in der Art. wie gegossene oder geschäumte Polyurethane hergestellt werden.

Da indessen die Topfzeiten meist niedriger sind ν d die Reaktion oft bereits bei -20" C spontan abläuft, sind den Möglichkeiten diskontinuierlicher Herstellung Grenzen gezogen. Sie kommt praktisch nur für die Herstellung kleinerer Formteile von maximal 10 kg in Betracht.

Bevorzugt werden die Komponenten nach der zur Herstei'ung von Polyureihansehaumstoffen üblichen Technoi jgie kontinuierlich in einer Mischkammer niedriger Verweilzeit gemischt und anschließend unter Formgebung ausgehärtet. Hierzu wird die flüssige oder pastenförmige Mischung beispielsweise in Formen gegossen, auf Oberflächen aufgetragen oder in Vertiefungen. Fugen. Spalten und dergleichen gefüllt.

Bei der Vermischung kann das Verhältnis zwischen Polyisocyanat und Alkalisilikaten in weiten Grenzen schwanken, d. h. zwischen 70 zu 30 bis 20 zu SO. Optimale Gebrauchseigenschaften, insbesondere hohes Isoliervermögen, sowie hohe Elastizität, Wärmeformbestän-

digkelt und Schwerentflammbarkelt erhält man bei einem Mischungsverhältnis von 60 zu 40 his 20 zu 80.

Dieser Bereich Ist daher ganz besonders hevorzugt.

Aus den angeführten Mengenverhältnissen geht hervor, daß für die Herstellung dieses Polymer-Kieselsäure- ί gel-Verbundmaierials das Mengenverhältnis von PoIy-Isocyanat und Alkalisillkatlösung nicht kritisch ist. Dies ist besonders vorteilhaft, da bei der kontinuierlichen Hers'.i.lung über Fördergeräte und Mischkammer nicht auf exakte Dosierung geachtet zu werden braucht So lassen sich robuste Fördereinrichtungen wie Zahnrad- oder Exzenter-Schnecken Pumpen einsetzen.

Die Aktivität der Rcaktionsmisehung läßt sich durch das lsoc>annt-Silikat-Verhältnis sowie durch Mitverwendung von Katalysatoren einstellen. Ii

Produkte mit geringem Silikatgehall. /. B. 30'.. werden vorzugsweise dann hergestellt, wenn die organischen Polymerelgenschiiften im Vordergrund stehen und der Silikatanteil beispielsweise zur besseren Bindung von empfiehlt sich auch bei Verwendung von Kohlcndioxyd liefernden NCO-Präpolvnieren ille Mitverwendung von Trei'.-Tiitleln.

Hierbei handelt es sich um inerte flüssigkeiten des Siedebereiches 25" C bis + 80^c C. Bevorzugt liegen dl: Siedepunkte der Treibmittel zwischen -15'C" und + 40⁰C.

Die Treibmittel sind vorzugsweise in der Slllkatlösung unlöslich.

Die Treibmittel werden, bezogen auf das Renktionsgemisch. In Mengen von 0 bis 50 Gew.-",.. bevorzugt 2 bis .10 Gew.-V eingesetzt

Als organische Treibmittel kommen z. H Aceton, Athyl.icetat. Methanol. Äthanol. haloBcnsuhstiiuierte Alkane wie Mcthylenchlorid. Chloroform. Athylldenchlorid. Vinylidenchlorid. Monofluortrichlnrmethan. Chlordifluormcthan. Dk'h lord ifl normet hau. ferner Butan. Hexan. Heptan oder Diäthyliither in Frage.

Eine T reibwirkung kann auch durch Zusatz von bei

PUIlM(M ICII. I i'lSÜcSOi'lüC TC iiCr SGgC MiIMMiC Γι inririiiVCn -"

Typen, wie Kreide. Schwerspat, Gips. Anhydrit. Ton, Kaolin benötigt wird.

Weiterhin kommt der Einsatz geringer Mengen an .Silikatlösungen dann In Betracht, wenn ein Isocyanal-Präpoiymeres mit Wasser zu einem porenfreien homogenen Kunststoff ausgehärtet werden soll.

Da bekanntermaßen die Reaktion von NC'0-Gruppen mit Wasser unter CO₂-Entwick!ung abläuft, kann sie praktisch nur zur Herstellung von Schaumstoffen ausgenutzt werden. Auch bei Einsatz von Wasserglaslösungen in übliche Elastomer-Rezepturen läßt sich die Bildung .on Pon:ii durch entwickeltes CO- nicht vermeiden.

Dagegen führt die Umsetzung von Polyisocyanaten mit konzentrierten Alkalisilikatlösungen, die gegebenenfalls alkalisiert werden können, zu einem Produkt mit erheblich verminderter Porenbildung und bei aufeinander abgestimmten Mengenverhältnissen, die leicht empirisch ermittelt werden können, zu einem »wasserverlängerten« bzw. »wasservernetzten" völlig blasenfreiem Material.

Damit werden hochwertige homogene Polyharnstoffe ·*ο durch ein einfaches lösungsmittelfreies Direktverfahren zugänglich.

Hoher Silikatgehalt, z. B. 70 bis 80 Gew.-¹V, ist dann erwünscht, wenn im wesentlichen die Eigenschaften eines anorganischen Silikatkunststoffs gewünscht werden. insbesondere Hochtemperaturbeständigkeit und völlige Unbrennbarkeit.

In diesem Fall ist die Funktion des Polyisocyanats auch die eines nichtflüchtigen Härteis, dessen Reaktionsprodukt ein hochmolekulares Polymeres ist, welches die Sprödigkeit des Produkts mindert.

Durch die elastifizierende Wirkung sind insbesondere Polyisocyanat-Präpolymere den üblichen Härtern auf Säurebasis überlegen. Die Härtungszeiten steigen dabei im allgemeinen mit abnehmendem Gehalt an NCO-Gruppen an. Es ist jedoch selbstverständlich auch mögi'ch. Polyisocyanate, insbesondere solche, weiche nicht hinreichend härtend wirken, in Kombination mit Säure abspaltenden Härtern einzusetzen. In diesem Fall wirken die Reaktionsprodukte der Polyisocyanate vor allem als ⁶^ elastifizierende Komponente.

Mischungen aus Polyisocyanaten und wäßrigen Silikatlösungen, welche mehr als 50% Wasser enthalten, werden vorzugsweise zur Herstellung dünner Schichten, beispielsweise Oberflächenüberzügen oder Kitten, Verklebungen. Fugendichtungsmassen und insbesondere zur Herstellung von Schaumstoffen angewandt.

Bei der Herstellung erfindungsgemäßer Schaumstoffe von Gasen, beispielsweise von Stickstoff, sich zersetzenden Verbindungen, z. B. Azoverbindungen wie Azoisohuttersäurenitrll. erzielt werden. Weitere Beispiele für Treibmittel sowie Einzelheiten über die Verwendung von Treibmitteln sind im Kunststoff-Handbuch. Band VH. herausgegeben von Vieweg und Höchtlen. Carl-Hanser-Vcrlag. München 1966. z. B. auf den Seiten 108 und 109. 453 bis 455 und 507 bis 510 beschrieben.

Es werden ferner oft Katalysatoren mitverwendet. Als mitzuverwendende Katalysatoren kommen solche der an sich bekannten Art In Frage, z. B. tertiäre Amine, wie Triäthylamin. Tributylamin. N-Methyl-morpholin. N-Äthyl-morpholin. N-Cocomorpholin. N.N.N'.N'-Tetramethyl-äthylendiamin. 1.4-Diaza-blcyclo-(2.2,2)-octan. N-Methyl-N'-dlmethylamlnoäthyl-piperazln. N.N-Dl-

methylbenzylamin. BiS-(N.N-dläthylaminoäthyl)-&dipat. Ν,Ν-Diäthylbenzylamin. Pentamethyldiäthylentriamln, N.N-Dlmethylcyclohexylamln. N.N.N'.N'-fetramethyl-1.3-butandiamln, N.N-Dimethyl-fi-phenyläthylamin. 1.2-Dimethyllmidazol. 2-Methylimida/ol.

Gegenüber isocyar.atgruppen aktive Wasserstoffatome aufweisende tertiäre Amine sind z. B. Triäthanolamin. Triisopropanolamln, N-Methyl-diäthanolamin. N-Äthyldiäthanolamin, Ν,Ν-Dimethyl-äthanolamin, sowie deren Umsetzungsprodukte mit Alkylenoxiden. wie Propylenoxld und/oder Äthylenoxid.

Als Katalysatoren kommen ferner Silaamine mit Kohlenstoff-Silizium-Bindungen, wie sie z. B. in der deutschen Patentschrift 12 29 290 beschrieben sind, in Frage. z.B. 2,2,4-Trimethyl-2-silamorpholin. 1.3-Diäthylaminomethyl-tetramethyl-disiloxan.

Ais Katalysatoren kommen auch stickstoffhaltige Basen wie Tetraalkylammoniumhydroxide. ferner Alkalihydroxide wie Natriumhydroxid. Alkaliphenolate wie Natriumphenolat oder Alkalialkoholate wie Natriummethylat in Betracht. Auch Hexahydrotriazine können als Katalysatoren eingesetzt werden.

Es können auch organische Metallverbindungen, insbesondere organische Zinnverbindungen, als Katalysatoren verwendet werden.

Als organische Zinnverbindungen kommen vorzugsweise ZinndD-salze von Carbonsäure wie ZinndD-acetat, Zinn(II)-octoat, Zinn(II)-äthylhexoat und ZinndD-laurat und die Dialkylzinnsalze von Carbonsäuren, wie z. B. Dibutyl-zinndiacetat, Dibutylzinn-dilaurat. Dibutylzinnmaleat oder Dioctylzinndiacetat in Betracht.

Weitere Vertreter von zu verwendenden Katalysatoren sowie Einzelheiten über die Wirkungsweise der Katalysa-

toren sind im Kunststoff-Handbuch. Band VII, herausgegeben von V'ieweg und Höchtlen. Carl-Hanser-Verlag. München 1966. z. B. auf den Seiten % bis 102 beschrieben.

Die Katalysatoren werden in der Regel in einer Menge /wischen 0.001 und 10 Gew.-",,. bezogen auf die Menge an Verbindungen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanaten reaktionsfähigen Wasserstoffatomen von einem Molekulargewicht von 400 bis 10 000, eingesetzt.

Es können auch oberflächenaktive Zusatzstoffe (Emulgatoren und Schaumstabilisatoren) miiverwendet werden. Als Emulgatoren kommen /. B. die Natriumsalzc von Ricinusölsulfonaten oder auch von Fettsäuren oder Salze von Fettsäuien mit Aminen wie ölsaures Diäthylamin oder stearinsaures Diäthanolamin in !"rage. Auch Alkali- oder Ammoniumsalze von Sulfonsäuren wie etwa von Dodecylbenzolsulfonsäurc oder Dinaphthylmeihandisulfonsiiure oder auch von Eetisäuren wie Ricinolsäure oder von polymeren Fettsäuren können als oberflächenaktive Zusatzstolle mitverwendet werden.

Als Schaumstabilisatoren kommen vor allem wasserlösliche Polyethersiloxane in Frage. Diese Verbindungen sind im allgemeinen so aufgebaut, daß ein Copoh merisat aus Äthylenoxid und Propylenoxld mit einem Polydimethylsiloxanrest verbunden ist. Derartige Schaumstabilisatoren sind z. B. in der amerikanischen Palentschrilt 21 64 565 beschrieben.

Es können lerner auch Reaktionsveizögcrer. z. B. sauer reagierende Stoffe wie Salzsäure oder organische Säurehalogenide, ferner Zellregler der an sich bekannten Art. wie Paraffine oder Fettalkohole oder Dimethylpolysiloxane sowie Pigmente oder Farbstoffe und Flammschutzmittel der an sich bekannten Art. z. B. Tris-chloräthylphosphat oder Ammoniumphosphat und -Polyphosphat. ferner Stabilisatoren gegen Alterungs- und Wiuerungseinflüsse, Weichmacher und fungistatisch und bakteriostatisch wirkende Substanzen. Füllstoffe wie Bariumsultat. Kieselgur. Ruß oder Schlämmkreide mitverwendet werden.

Weitere Beispiele von gegebenenfalls mitzuverwendenden oberflächenaktiven Zusatzstoffen und Schaumstabilisatoren sowie Zellreglern. Reaktionsverzögerern. Stabilisatoren, flammhemmenden Substanzen. Weichmachern. Farbstoffen und Füllstoffen sowie fungistatisch und bakteriostatisch wirksamen Substanzen sowie Einzelheiten über Verwendungs- und Wirkungsweise dieser Zusatzmittel sind im Kunststoff-Handbuch, Band VII, herausgegeben von Vieweg und Höchtlen, Carl-Hanser-Verlag. München 1966. z. B. auf den Seiten 103 bis 113 beschrieben.

Von besonderer Bedeutung und damit bevorzugt sind Zusatzn.ittel. die das Brandverhalten derartiger Kunststoffe noch verbessern. Hierbei kommen außer den üblichen Flammschutzmitteln insbesondere halogenierte Paraffine und anorganische Salze der Phosphorsäure*), zur Anwendung.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Schaumstoffe geschieht grundsätzlich so, daß man in einer diskontinuierlich oder kontinuierlich arbeitenden Mischvorrichtung die beschriebenen Reaktionskomponenten einstufig oder in mehreren Stufen miteinander vermischt und das entstandene Gemisch zumeist außerhalb der Mischvorrichtung in Formen oder auf geeigneten Unterlagen aufschäumen und erstarren läßt. Hierbei kann die zwischen ca. 0° C und 200° C, bevorzugt zwischen 30° C und 160° C, liegende Reaktionstemperatur entweder so

*) Pyrophosphorsäure. Metaphosphorsäure oder Folyphosphorsäure

erreicht werden, daß man eine oder mehrere Reaktionskomponenten bereits vor dem Mischprozeß vorwärmt oder die Mischappatatur selbst beheizt oder das hergestellte Reaktionsgemisch nach dem Mischen aulheizt. Selbstverständlich sind auch Kombinationen dieser oder anderer Verfahrensweisen zum Einstellen der Reaktionstemperatur geeignet. In den meisten Füllen entwickelt sich während der Reaktion selbst genügend Wärme, so daß die Reaktionstemperatur nach Beginn der Reaktion in bzw. des Aufschäumens auf Werte über 30^: C ansteigen kann.

Die Reaktionskomponenten können aber auch nach dem an sich bekannten Einstufeinerfahron. dem l'rcpolymervcrfahren oiler clem Semiprepolymerverlahren ü /ur Umsetzung gebracht werden, wobei man sich oft maschineller Einrichtungen bedient. /.. B. solcher, die in der amerikanischen Patentschrift 27 64 565 beschrieben werden. Einzelheiten über Verarbeitungseinrichtungen, die auch hier in Frage kommen, werden im Kunststoff- :■<< MiHiU¹IIiKi-I. »and Vl, herausgegeben von ViPw₀O und llöchllen. Carl-Hanser-Verlag. München 1966. /B. auf den Seiten 121 bis 205 beschrieben.

Besonders hochwertige erfindungsgemäße Kunststoffe werden erhalten, wenn die Aushärtung bei Temperaturen .'i über 20" C. insbesondere 30 bis 100^: C erfolgt Speziell bei Kombinationen aus Polyisocyanaten mit 10 bis 40ή NCO-Gruppen und Alkalisilikatlösungcn wird selbst ohne äußere Wärmezufuhr soviel Wärme frei, daß enthaltenes Wasser zu verdampfen beginnt. Im Innern von ω Schaumstoffblöcken können Temperaturen von über 100' C erreicht werden.

Es scheint, daß unter solchen Bedingungen sich besonders ausgeprägte Wechselwirkungen bzw. ein besonders inniger Verbund zwischen anorganischem und organischem Polymeren ausbilden, so daß Materialien resultieren, die einerseits hart, andererseits aber hochelastisch und dadurch ganz außerordentlich stoßunempfindlich und bruchstabil sind.

Sofern die bei der Reaktion zwischen den Komponente ten entwickelte Wärmemenge nicht ausreicht, kann die Vermischung ohne weiteres be! höherer Temperatur, z. B. zwischen 40 und 100° C vorgenommen \?rden. In Sonderfällen kann auch oberhalb 100^cC und bis etwa 150^c unter Druck vermischt werden, so daß beim Aus- ^5 tritt des Materials Entspannung unter Schaumbildung eintritt.

Selbstverständlich kann zur Schaumstoffherstellung t :i erhöhter Temperatur auch mit höhersiedenden Treibmitteln z. B. Hexan, Dichloräthan, Trichloräthan, Tetrachlorkohlenstoff, Leichtbenzin als Zusatzmittel gearbeitet werden. Jedoch kann auch das in der Mischung enthaltene Wasser die Funktion des Treibmittels überr.ehmen.

Ferner können feine Metallpulver, z. B. Calcium, Magnesium. Aluminium oder Zink durch Wasserstoffentwicklung mit ausreichend alkalischem Wasserglas als Treibmittel dienen, wobei sie gleichzeitig eine härtende und verstärkende Wirkung ausüben.

Doch können die Schaumstoffe auch unter Zuhilfenähme inerter Gase, insbesondere Luft hergestellt werden. Beispielsweise kann eine der beiden Reaktionskomponenten mit Luft vorgeschäumt und dann mit der anderen vermischt werden. Auch läßt sich die Mischung der Komponenten z. B. mit Hilfe von Preßluft erzielen, so daß unmittelbar ein Schaum gebildet wird, weicher anschließend unter Formgebung aushärtet.

Die Eigenschaften der entsprechenden Schaumstoffe z. B. ihre Dichte im feuchten Zustand, ist bei gegebener

Rp/eptur von den Einzelheiten des Mischpro/csses. ζ Β. Gestalt und Tourenzahl des Rührers. Gestaltung der Mischkammer usw. sowie von der gewählten Reaktionstcmperuur beim Einleiten der Verschäumung etwas abhängig. Sie kann ungefähr zwiscnen 0,005 und ^r> 0,6 g/cm' variieren, zumeist erhält man Dichten des feuchten frischen Schaumes zwischen 0.02 und 0,4 g/cm¹. Die getrockneten Schäume können geschlossen- oder offenporigen Charakter haben, zumeist sind sie weltgehend offenporig und weisen Dichten zwischen 0,01 in und 0,2 g/cm' auf.

Durch das Verhalten der Reaktinnsmlschungen ergeben sich für das Verfahren vielfältige Anwendungsniöglichkeiten und dementsprechend Anwendungsgebiete, von donen im folgenden einige beispielhaft skizzier' i"< seien. Die Möglichkeit, das in den ausgehärteten Mischungen enthaltene Wasser entweder als gewünschten Bestandteil im Schaum zu belassen bzw. den Schaum durch geeignete Beschichtung oder Kaschierung gegen Wasscrsüsiriit zu schützen, oder das Wasser durch geeig 2» nete Trocknungsverfahren. z. B. Heizschrank. Heißluft. IR-lleizüng. Ultraschall oder llochfrequcnzeinwirkung ganz oder teilweise zu entfernen, kann von Fall zu Fall den gewünschten anwendungstechnischen Zielen gemäß gewählt werden. 2Ί

Das Treibmittel enthaltende Reaktionsgemisch kann z. B. auf warme, kalte oder auch IR oder HF bestrahlte Unterlagen aufgestrichen oder nach Passieren der Mischvorrichtung mit Preßluft oder auch nach dem airless-Verfahren auf diese Unterl."<ien aufgesprüht werden, wo fo es schäumen und erhärten kann und so eine füllende oder isolierende oder feuchthemmende Beschichtung ergibt. Man kann das schäumende Reaktionsgemisch auch in kalte oder erhitzte Formen pressen, gießen oder spritzgießen und es in diesen Formen, selen es Relief- )■> oder massive oder Hohlformen, gegebenenfalls im Schleuderguß bei Raumtemperatur oder Temperaturen bis 200⁵ C. gegebenenfalls unter Druck erhärten lassen.

Hierbei ist die Mitverwendung von verstärkenden Elementen, seien es anorganische und/oder organische bzw. ⁴^ metallische Drähte. Fasern. Vliese. Schaumstoffe. Gewebe. Gerüste usw.. durchaus möglich. Dies kann zum Beispiel nach dem Fasermatten-Tränkverfahren oder nach Verfahren, bei denen z. B. mittels einer Spritzvorrichtung Reaktionsgemische und Verstärkungsfasern ⁴^ gemeinsam auf die Form aufgebracht werden, erfolgen.

Die so zugänglichen Formteile können als Bauelemente, z. B. in Form von direkt oder nachträglich durch Laminieren mit Metall. Glas. Kunststoff usw. hergestellten, gegebenenfalls geschäumten, Sandwich-Formteilen verwendet werden, wobei das günstige Brandverhalten in feuchtem oder trockenem Zustand von Vorteil ist. Sie können jedoch auch als Hohlkörper, z. B. als Behälter für gegebenenfalls feucht oder kühl zu haltende Waren Verwendung finden, als Filtermaterialien oder Austauscher, als Katalysator- oder Wirkstoffträger, als Dekorationselemente. Möbelbestandteile und Hohlraumausfüllungen.

Sie können auch als hochbeanspruchbare Schmier- und Kühlmittel oder Träger dafür, z. B. beim Metallstrangpressen verwendet werden. Auch eine Anwendung auf dem Gebiet des Modell- und Formenbaues, sowie der Herstellung von Formen für den Metallguß ist in Betracht zu ziehen.

Eine bevorzugte Arbeitsweise besteht darin, den Verschäumungsprozeß direkt mit der Härtung Hand in Hand gehen zu lassen, indem man z. B. in einer Mischkammer das Reaktionsgemisch herstellt und gleichzeitig das leichtflüchtige Treibmittel hinzudosiert, etwa Dichlordii'luormethan. Trichlorfluormethan. Butan. Isobutylen. Vinyichlorld. so daß bei geeigneter Wahl der Gemischtempf'atur das aus der Mischkammer austretende Rcak-IiOr¹⁰LCmIsCh gleichzeitig aufschäumt durch Verdampfen d.-s Treibmittels und härtet durch Einwirkung des lläriw-rs. wobei der entstandene Schaum, der gegebenenfalls noch Emulgatoren und Schaumstabilisatoren und sonstige Hilfsmittel enthält, fixiert wird. Weiterhin kann man das zunächst noch dünnflüssige Reaktionsgemisch durch Eintragen von gegebenenfalls unter Druck st hf>nden Gasen wie Luft, Methan, CF₄, Edelgasen, zu einem Schaum auftreiben, der in die gewünschte Form gebracht und so ausgehärtet wird. Man kann auch entsprechend \orgehcn. indem man zunächst die gegebenenfalls Schaumstabilisatoren wie Netzmittel. Schaumbildner. Emulgatoren und evtl. mich weitere organische oder anorganische Füllstoffe oder Verdünnungsmitte¹ enthaltende Silikat- b/w. Polylsocyanatlösung durch Begasung in einen Schaum überführt und diesen Schaum dann in einer Mi.S'-hvorrich'.ür!¹¹ H¹It ^f.lc^r ^ir-PTiknmnnnr-ntr" und gegebenenfalls dem Härter vermischt und anschließend aushüben läßt.

Nach einer bevorzugten Arbeitsweise wird eine Lösung des Polyisocyanats in flüssigem Treibmittel mit der wäßripcn Alkalisilikatlösung vermischt und so unter Ver-.schäumung ausgehärtet.

Anstelle von Treibmitteln können auch anorganische oder organische feinteilige Hohlkörper wie Blähglasllohlperlcn aus Kunststoffen. Stroh und ähnlichen zur Herstellung von Schaumstoffen eingesetzt werden.

Die so zugänglichen Schäume können in getrocknetem oder feuchtem Zustand, gegebenenfalls nach einem Verdichtungs- oder Temperungsprozeß, gegebenenfalls unter Druck, als Isoliermaterialien, llohlraumausfüllungen, Verpackungsstoffe. Baustoffe mit guter Lösungsmittelbeständigkeit und günstigem Brandverhalten verwendet werden. Sie sind auch als Leichtbausteine, in Form von Sandwiches, z. B. mit Metalldeckschichten im Haus-. Fahrzeug- und Flugzeugbau verwendbar.

Von ganz besonderem Interesse sind die leichten anorganisch-organischen Schaumstoffe mit einer Rohdichte von 10 bis 80 kg/m'.

Als Ausgangskomponer.ten gelangen bevorzugt füll st ο rrfreie Alkalisilikatlösungen und Polyisocyanate zum Einsatz, wobei, um günstige Brandeigenschaften zu erzielen, die anorganisch-wäßrige Komponente im gewichtsmäßigen Überschuß eingesetzt wird und zum Erreichen der erwünschten niederen Rohdichten meistens Treibmittel *) mitverwendet werden.

In Gegenwart von Katalysatoren und Stabilisatoren lassen sich so mit aus der Polyurethan-Technologie bekain ten Schäummaschinen, wie beispielsweise mit Hochdruck-Kolbenpumpenfördenechnik und Vermischung nach dem Gegeninjektionsprinzip in einer Mischkammer oder aber mit Niederdruck-Zahnradpumpenfördertechnik und Rührwerksvermischung, anorganisch-organische Schaumstoffe herstellen, die wegen ihrer hervorragenden Brandeigenschaften sowie der guten Wärmedämmeigenschaften besonders als leichte Isoliermaterialien für den Bausektor von Interesse sind.

Das ausgezeichnete Brandverhalten kann durch Zusatz von Flammschutzmitteln, insbesondere aber durch Mitverwendung anorganisch-wäßriger Salzlösungen oder Suspensionen von z. B. Alkali-. Ammonium- oder Erdalkaliphosphaten, Harnstofflösungen, Phosphorsäure usw.

·) Z. B. Luft, Halogenkohlenwasserstoffe oder gasabspaltende Substanzen z. B. H₂O₂

JM-

noch weiter verbessert werden, wobei einige der genannten Verbindungen, besonders die sauren Phosphate sowie Phosphorsäure selbst zusätzlich die Funktion eines Härters für die gewöhnlich im Überschuß verwendete Alkalisilikatlösung übernehmen können.

Derartige Schaumstoffe lassen sich in Form von kontinuierlicher oder diskontinuierlicher Blockware, nach der Doppeltransportbandtechnik als laminierte oder nicht laminierte Plattenware oder aber auch direkt an der Baustelle mit Hilfe einer der vorgenannten Mischtechniken oder auch beliebigen Primiiivmischtechniken herstellen.

Für den konstruktiven Bereich im Bausektor besonders hochwertige Leichtbaustoffe lassen sich dadurch herstellen, daß man Schonungen anorganischer Granulate niederer Rohdichte, wie z. B. Blähglas, Blähton, Blähschiefer nach Bims mit den o. g. leichten Schaumstoffen durchschäumt.

Hierbei stehen hinsichtlich des Brandverhaltens die anorganischen Eigenschaften im Vordergrund, bezüglich der einfachen Technologie, der guten Wärmeisolierung sowie der Möglichkeit Deckschichten in einem Fertigungssehritt ürekt mit anzuschaumen. kommen die Eigenschaften der organischen Schaumstoffe auf Isocyanatbasis zum Tragen.

Auf diese Weise lassen sich rationell Wand- und Fassadenelemente herstellen, die aufgrund der geringen organischen Anteile im Gesamtverbund nach DlN 4102 die Brandklasse der nichtbrennbaren Baustoffe (A 2) erreichen.

Die Reaktionsgemische können auch in Tropfenform z. B. in Benzin dispergiert oder während eines freien Falles oder ähnlich zum Aufschäumen und Härten gebracht werden, wobei Schaumperlen entstehen.

Man kann auch in die aufschäumenden Reaktionsgemische, solange sie noch fließfähig sind, organische und/oder anorganische, zum Aufschäumen befähigte oder bereits aufgeschäumte Teilchen, z. B. Blähton. Blähglas. Holz. Popkorn. Kork, hohle Perlen aus Kunststoffen z. B. Vinylchloridpolymerisaten. Polyäthylen. Styrolpolymerisaten oder Schaumstoffteilchen aus diesen oder auch 2. B. Polysulfone Polyepoxide Polyurethan-. Harnstoff-Formaldehyd-, Phenolformaldehyd-. Polyimid-Polymeren einarbeiten bzw. Schonungen dieser Teilchen von den Reaktionsmischungen durchschäumen lassen, und auf diese Weise Isolierstoffe herstellen, die sich durch ein günstiges Brandverhalten auszeichnen.

Wenn einer Mischung aus gegebenenfalls anorganische und/oder organische Beimengungen enthaltenden wäßrigen Silikatlösungen und den Härtern bei einer vorgegebenen Temperatur das unter diesen Temperaturen zur Verdampfung oder Gasbildung befähigte Treibmittel, beispielsweise ein (Halogen-)Kohlenwasserstoff gleichzeitig zugesetzt wird, kann die so entstehende zunächst flüssige Mischung nicht nur zur Herstellung von einheitlichen Schaumstoffen oder weitere geschäumte oder ungeschäumte Füllstoffe enthaltenden Schaumstoffen verwendet werden, sondern man kann auch mit ihr vorgegebene Vliese. Gewebe. Gitter. Konstruktionstelle oder sonstige durchlässige Strukturen aus geschäumtem Material durchschäumen, so daß auf diese Weise Verbundsehaumstoffe mit «speziellen Eigenschaften, ι. B. günstigem Brandverhalten zugänglich werden, die eventuell direkt als Konstruktionselement im Bau-. Möbel- oder Fahr- und Flugzeugsektor einsetzbar sind.

Die beanspruchten erfindungsgemälkn Schaumstoffe können dem Erdboden in Krümelform gegebenenfalls mit Düngemitteln und Pflanzenschutzmitteln angereichert beigemischt «erden, um seine agrarische Konsistenz zu verbessern. Hoch wasserhaltige Schaume können als Substrat zur Vermehrung von Keimlingen, Stet:klingen und Pflanzen oder Schnittblumen eingesetzt werden. Durch Aussprühen der Mischungen auf unwegsames oder zu lockergrundiges Gelände, etwa Danen oder Sümpfen, kann eine wirksame Verfestigung erzielt werden, die nach kurzer Zeil begehbar ist, bzw. einen Erosionsschutz bietet.

Es ist weiterhin von Interesse, die vorgeschlagenen Reaktionsgemische im Brand- oder Katastrcphenfall auf einen zu schützenden Gegenstand aufzusprühen, wobei das enthaltene W asser auf der Oberfläche des zu schützenden Körpers nicht ablaufen oder vorschnell verdunsten kann, so daß ein besonders wirksamer Brand- bzw. Hitze- oder Strahlungsschutz erzielt wird, weil die gehärtete Mischung, solange sie noch Wasser enthält, sich nicht wesentlich über 100° C erhitzen kann bzw. IR- oder Kernstrahlung absorbiert.

Aufgrund der guten Sprühfähigkeit können die Gemische, indem man sie beispielsweise auf Gewebe, sonstige Flächen, Gitter oder auch nur auf Wände aufsprüht, wirksame SchutzwSnde und Schutzschichten im Bergbau im Unglücksfalle oder auch bei der routinemäßigen Arbeit bilden. Hierbei ist von besonderer Bedeutung, daß schon kurzfristig eine Härtung erzielbar ist.

Gleichermaßen können die schäumenden Gemische im Hochbau, im Tiefbau und Straßenbau zur Erstellung von Wänden, Iglus, Abdichtungen, zum Ausfugen, Verputzen, Gründen. Isolieren, Dekorieren, als Beschichtungs-. Estrich- und Belagsmaterial verwendet werden. Ihre Verwendung als Klebstoff oder Mörtel oder Gießmasse gegebenenfalls in gefüllter Form, wobei anorganische odier organische Füllstoffe in Betracht kommen, ist ebenfalls in Betracht zu ziehen.

Da die erfindungsgemäßen gehärteten Schaumstoffe nach dem Trocknen eine erhebliche Porösität aufweisen können, sind sie als Trockenmittel geeignet, weil sie wiederum Wasser aufnehmen können. Man kann sie jedoch auch mit Wirkstoffen beladen oder als Katalysatorträger oder Filter und Absorbentlen verwenden.

Im Reaktionsgemisch gegebenenfalls mitverwendete oder nachträglich eingebrachte Hilfsmittel wie Emulgatoren, Waschrohstoffe, Dispergiermittel, Netzmittel, Duftstoffe, hydrophoblerend wirkende Substanzen, gestatten das Eigenschaftsbild der Schaumstoffe in wasserhaltigem oder getrocknetem Zustand wunschgemäß zu modifizieren.

Andererseits können die Schaumstoffe in wasserhaltigem oder getrocknetem oder imprägniertem Zustand nachträglich lackiert, metallisiert, beschichtet, laminiert, galvanisiert, bedampft, verklebt oder beflockt werden. Die Formkörper können In wasserhaltigem oder getrocknetem Zustand weiter verformt werden, beispielsweise durch Sägen. Fräsen. Bohren. Mobein. Polleren und sonstige Bearbeitungsverfahren.

Die gegebenenfalls gefüllten Formkörper können durch thermische Nachbehandlung. Oxydationsprozesse. Heißpressen. Sinterungsprozesse oder oberflächliche Schmelz- oder sonstige Verdichtungsprozesse in ihren Eigenschaften weiterhin modifiziert werden.

Als Formmaterial eignen sich anorganische und/oder organische geschäumte oder ungeschäumte Werkstoffe wie Metalle, z. B. Eisen, Nickel. Edelstahl, lackiertes oder z. B. teflonlsiertes Aluminium. Porzellan. Glas. Gips. Zement. Holz. Kunststoffe wie PVC. Polyäthylen. Epoxidharze. Polyurethane. ABS. Polycarbonat.

Die beanspruchten erflndungsgemäßcn Schäume können oberflächlich oder sofern es sich um weitgehend

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durchlässige Gebilde, etwa höhergradig offenporige Schaumstoffe oder poröse Materialien handelt, auch durch Zentrifugieren, Vakuumbehandlung, Durchblasen mit Luft oder Spülen mit das enthaltene Wasser entfernenden (gegebenenfalls erhitzten) Flüssigkeiten oder Gasen wie Methanol, Äthanol, Aceton, Dioxan, Benzol, Chloroform und ähnliche oder Luft, CO₂, Heißdampf getrocknet werden.

In analoger Weise ist auch eine Nachbehandlung der feuchten oder trockenen Formkörper durch Spülen oder Imprägnieren mit wäßrigen oder nicht wäßrigen sauren, neutralen oder basischen Flüssigkeiten oder Gasen z. B. Salzsäure, Phosphorsäure, Ameisensäure, Essigsäure, Ammoniak, Amine, organische oder anorganische Salzlösungen, Lacklösungen, Lösungen von noch zu polymerisierenden oder bereits polymerisierten Monomeren, Farbstofflösungen, Galvanisierungsbädern, Lösungen von Katalysatoren oder Katalysatorvorstufen, Geruchsstoffen in Betracht zu ziehen.

Auch eignen sich die neuartigen Verbundkunststoffe als Konstruktionsmaterial, da sie zug- und druckfest, zäh, steif und doch elastisch sind, sowie eine hohe Dauerformbeständigkeit in der Wärme und Schwerentflammbarkeit aufweisen.

Hervorzuheben ist weiterhin das ausgezeichnete Wärmedämm- und Schallabsorptionsvermögen derartiger Schaumstoffe, was zusammen mit der hervorragenden Feuer- und Wärmebeständigkeit Einsatzmöglichkeiten auf dem Isoliersektor eröffnet.

So lassen sich z. B. hochwertige Leichtbauplatten herüellen, indem entweder kontinuierlich geschäumte Blöcke zu entsprechenden Platten geschnitten bzw. gesägt werden oder indem solche Platten sowie insbesondere kompliziertere Formkörper in Formen geschäumt werden, gegebenenfalls unter Druck. Auch lassen sich durch geeignete Verfahrenswelse Formteile mit geschlossener Außenhaut herstellen.

Insbesondere eignet sich jedoch auch das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Kunststoffe zur in situ-Ausschäumung auf der Baustelle. So lassen sich beliebige Hohlformen, wie sie nach der üblichen Methode durch Verschalung gebildet werden, ausgießen bzw. ausschäumen.

Auch können Hohlräume, Fugen, Risse einfach mit dem Reaktionsgemisch gefallt werden, wobei sich eine sehr feste Haftung zwischen den verbundenen Materialien ergibt. Auch lassen sich isolierende Innenputze einfach durch Aufsprühen herstellen.

In vielen Fällen lassen sich die erhaltenen Materialien anstelle von Holz oder Hartfaserplatten einsetzen. Sie lassen sich sägen, schleifen, hobeln, nageln, bohren, fräsen und ermöglichen so vielseitige Bearbeltungs- und Anwendungsmöglichkeiten.

Leichtschaumstoffe hoher Sprödigkelt, die z. B. bei sehr hohem Gehalt an Silikat oder bei Kombination mit ebenfalls spröden Organopolymeren erhalten werden können, lassen sich durch Zerdrücken In geeigneten Vorrichtungen leicht in staubfeine Pulver überführen, die sich als organo-modiflzierie Kieselsäurefüllstoffe vielseitig einsetzen lassen.

Die Organomodlfizlerung bedingt gute Oberflächen= Wechselwirkung mit Polymeren, sowie In manchen Fällen auch eine gewisse oberflächliche Thermoplastlzität. die die Herstellung von hochwertigen Preßmassen ermöglicht, wobei durch Zugabe von Vernetzern lopochemlsche Oberflächenreaktionen durchführbar sind.

Für viele Anwendungsgebiete werden den Mischungen aus Polyisocyanaten und Alkalisilikaten zusätzliche Füll

Stoffe m Form von inertem teilchen- oder pulverförmigem Material einverleibt.

Als Füllstoffe können feste inerte anorganische oder organische Substanzen Verwendung finden, die z. B. als Pulver, Granulat, Draht, Fasern, Hanteln, Kristallite, Spiralen, Stäbchen, Perlchen, Hohlperlen, Schaumstoffteilchen, Vliese, Gewebestücke, Gewirke, Bändchen oder Folienstückchen vorliegen, beispielsweise Dolomit, Kreide, Tonerde, Asbest, basisch eingestellte Kieselsäuren, Sand, Talkum, Eisenoxid, Aluminiumoxid und -oxidhydrate, Alkaltsilikate, Zeolithe, Mischsilikate, CaI-ciumsilikate. Calciumsulfate, Alumosilikate, Basaltwolle oder -pulver, Glasfasern, C-Fasern, Graphit, Ruß, Al-, Fe-, Cu-, Ag-Pulver, Molybdänsulfid, Stahlwolle, Bronze- oder Kupfergewebe, Siliciumpulvei, Blähtonteilchen, Glashohikugeln, Glaspulver, Lava- und Bimsteilchen. Holzspäne, Holzmehl, Kork, Baumwolle, Stroh, Popkorn, Koks, Teilchen aus gefüllten oder ungefüllten, geschäumten oder ungeschäumten, gereckten oder ungereckten organischen Polymeren.

Beispielhaft seien aus der Vielzahl der in Betracht kommenden organischen Polymeren einige aufgeführt, wobei diese z. B. als Pulver, Granulat, Schaumstoffteilchen, Perlen, Hohlperlen, schaumfähiges aber noch ungeschäumtes Teilchen, als Faser, ßändchen, Gewebe oder Vlies vorliegen können:

Polystyrol, Polyäthylen, Polypropylen, Polyacrylnitril, Polybutadien, Polyisopren, Polytetrafluoräthylen, aliphatische und aromatische Polyester, Melamin-Harnstoff- oder Phenolharze, Polyacetalharze, Polyepoxide, Polyhydantoine, Polyharnstoffe, Polyäther, Polyurethane, Polyimide, Polyamide, Polysulfone, Polycarbonate, selbstverständlich auch beliebige Mischpolymerisate.

Besonders bevorzugte Füllstoffe sind Kreide, Talkum, Dolomit, Ton, Quarzmehl, hochdisperse Kieselsäure, Glas, Kohlenstoff sowie übliche Kunststoff- und Gummiabfälle.

Grundsätzlich können die erfindungsgemäßen Verbundstoffe ohne Verlust ihres hochwertigen Eigenschaftsbildes mit beträchtlichen Mengen an inerten Füllstoffen gefüllt werden, wobei insbesondere Verbundmaterialien mit überwiegendem anorganischen Anteil vorzugsweise π it anorganischen Füllstoffen zu Erzielung eines Verstärkungseffekts und Verbundmaterialien mit überwiegendem Silikatanteil vorzugsweise mit organischen Füllstoffen gefüllt werden.

Produkte mit niedrigem Silikatgehalt eignen sich besonders zur Herstellung rasch erhärtender hochwertiger Oberflächenüberzüge, welche eine hervorragende Haftung und Verschleißfestigkeit aufweiser,, sowie zur Herstellung von Elastomeren mit hoher Festigkeit und hoti^m Modul.

Zur Herstellung von Oberflächenüberzügen, Verklebungen, Kitten, Zwischenschichten, insbesondere an porösen Materialien, Ist die Einverleibung eines zusätzlichen Härters für die Alkalisilikatlösungen häufig nicht erforderlich, da die In der Luft enthaltene Kohlensäure als Härter ausreicht.

Für solche Anwendungen werden vorzugsweise Polyisocyanate mit geringem lsocyanatgehalt, z. B. unter 5% bevorzugt,

Dadurch werden Mischungen hoher Topfzelt erhalten, die auch In dünner Schicht aufgetragen werden können und Im Laufe der Zelt allmählich durchhärten.

Wird Im Rahmen des Mischvorgangs des Polyisocyanates und der Slllkatlösung nur wenig Härter (COj) frei, so erhält der SIl man durch partielle Härtung unter Viskositätserhöhung ein pasten- bzw. teigartiges plastisches

und beliebig formbares Material, das formgebend verar- P 6: beitet und zu einem sr-iteren Zeitpunkt ausgehärtet werden kann, z. B. durch Trocknen an der Luft oder durch Erhitzen.

Besonders Interessant für die Verarbeitung als Kitt, Spachtelmasse, Fugendichtungsmasse und Mörtel ist eine zwei- oder mehrstufige Härtung, bei der beispielsweise in erster Stufe eine rasche COj-Abspaltung erfolgt (durch Reaktion von NCO-Gruppen mit Wasser), welche das anorganisch-organische Verbundmaierial in eine plastische bzw. thermoplastische verarbeitbare Form bringt, worauf in einer zweiten langsamer verlaufenden Härtungsstufe z. B. durch Hydrolyse eines hoch- oder niedermolekularen Esters die Aushärtung erfolgt.

Auch die Verarbeitung der thermoplastischen Zwi- is schenstufc durch Spritzguß, Extrusion oder im Kneter ist möglich.

In vielen Fällen lassen sich diese Zwischenstufen auch mit Wasser, organischen Lösungsmitteln, Weichmachern, Streckmitteln. Füllstoffen mischen und dadurch in vielfältiger Weise modifizieren und applizieren.

Ferner eignen sich die erfindungsgemäßen Materialien als Faserausrüstung im Imprägniermittel, wobei sowohl fertige Mischungen der organischen und der Silikatkomponente Verwendung finden können, als auch eine zweibadige Behandlung möglich ist. Vorzugsweise wird daher die Komponente zuerst appliziert, die J'ie bessere Haftung aufweist, also die Polyisocyanat-Komponente auf organisches, die Silikatkomponente auf anorganisches Material.

Weiterhin lassen sich z. B. durch Auspressen der Mischungen aus Düse_f. oder Schlitzen Fasern und Folien herstellen, welche z. B. zur Hrrstellur.ζ von synthetischem unbrennbaren Papier oder zur Herstellung von Vliesen verwendet werden können.

In den nachstehenden Vergleichsversuchen und Beispielen verwendete Polyisocyanate:

P 15: P 1: Destillat des Phosgenierungsproduktes eines Anilin-Formaldehyd-Kondensates bestehend aus 90 Gew.-% 4,4'-Dlphenylmethandiisocyanat, 8 Gew.-% 2,4'-Diphenylmethandlisocyanat sowie 2 Gew.-% 3,kernigen Polyphenyl-polymethylenpoly-Isocyanaien, Viskosität bei 40° C 7 cP, bei Raumtemperatur teilweise Kristallisation, NCO-Gehalt: 33 Gew.-%.

P 2: Vom rohen Phosgenierungsprodukt eines AnIlIn-Formaldehyd-Kondensates wird soviel Diisocyanato-dlphenylmethan abdestilliert, daß der Destillationsrückstand bei 25⁰C eine Viskosität von 50 cP aufweist. (2-Kernantell: 68 Gew.-%; 3-Kernantell: 16 Gew.-%; Anteil an höherkernigen Polyisocyanaten: 16 Gew.-%, NCO-Gehalt: 32 Gew.-%).

P 3: Entsprechend hergestelltes Polyisocyanal mit einer Viskosität von 100 cP bei 25° C (2-Kernan- ⁵⁵ P 18: teil: 59,7 Gew.-V, 3-Kernantell: 21,3 Gew.-<v; Anteil an höherkernigen Polyisocyanaten: 19,0 Gew.-%: NCO-Gehalt: 31,4 Gew.-%).

P 4: Entsprechend hergestelltes Polyisocyanat mit einer Viskosität von 200 cP bei 25° C (2-Kernantell: 44,3 Gew.;*: 3-Kernantell: 23,5 Gew.-v. P 19: Anteil an höherkernigen Polyisocyanaten: 32.2 Gew-%. NCO-Gehalt: 31.4 Gew.-¹M.

P 5: Entsprechend hergestelltes Polyisocyanat mit einer Viskosität bei 25^r C von 40OcP. (2-Kernan- ⁶⁵ P 20: teil: 45.1 Gew.-V 3-Kernanteil: 22,3 Gew.-v Anteil an höherkernigen Polyisocyanaten: 32.6 Gew.-¹V; NCO-Gehalt: 31.0 Gew.-·%,).

60 Entsprechend hergestelltes Polyisocyanat mit einer Viskosität bei 25° C von 800 cP. (2-Kernanteil: 40,6 Gew.-%; 3-K.ernanteil: 27,2 Gew.-%; Anteil an höherkernigen Polyisocyanaten: 32,2 Gew.-%; NCO-Gehalt: 30,5 Ge\v.-%).

Polyisocyanat P 6 und Polyisocyanat P 8 wurden so abgemischt, daß daraus ein Polyisocyanat mit einer Viskosität von 1100 cP bei 25° C resultierte. Entsprechend hergestelltes Polyisocyanat tiit einer Viskosität bei 25° C von 1700 cP. (2-Kernanteil: 40,3 Gew.-%; 3-K.ernanteil: 34,0 Gew.-%; Anteil an höherkernigen Polyisocyanaten: 25,7 Gew.-%; NCO-Gehalt: 30,4 Ge\v.-%.
Semi-Präpolymeres, hergestellt aus 1000 Gew.-Teilen. Polyisocyanat P 5 und 15 Gew.-Teilen Butandiol-1,4. Viskosität bei 25° C 94OcP, NCO-Gehalt: 28,2 Gew.-*.

Semi-Präpolymeres, hergestellt aus 1000 Gew.-Teilen Polyisocyanat P 5 und 30 Gew.-Teilen Hexandiol-1,6. Viskosität bei 25° C 30 000 cP, NCO-Gehalt: 27 Gew.-!«.

Semi-Präpolymeres, hergestellt aus 1000 Gew.-Teilen Polyisocyanat P 5 und 15 Gew.-Teilen Hexandiol-1,6. Viskosität bei 25° C 1400 cP, NCO-Gehalt: 28,6 Gew.-*.
Semi-Präpolymeres, hergestellt aus 1000 Gew.-Teilen Polyisocyanat P 5 und 30 Gew.-Teilen Glycerin. Viskosität bei 25^s C 7500 cP, NCO-Gehalt: 26,2 Gew.-%.

Umsetzungsprodukt von 100 Gew.-Teilen P 3 mit 1 Gew.-Teil Wasser. Viskosität bei 25° C 19 900 cP, NCO-Gehalt: 26,7 Gew.-%.
Polyisocyanat P 3 wurde 2 Stunden auf 220⁰C erhitzt. Es resultierte ein Polyisocyanat mit einer Viskosität von 1450 cP bei 25° C und einem NCO-Gehalt von 24,2 Gew.-%.
Ein Isomerengemisch aus 80 Gew.-% 2,4-Toluylendiisocyanat und 20 Gew.-* 2,6-Toluylendiisocyanat wurde mit Wasser unter Biuretisierungsbedingungen umgesetzt. Viskosität bei 25° C 6500 cP, NCO-Gehalt 32,5 Cev/.-%.
Fester technischer Destillationsrückstand, wie er bei der Destillation von technischen Toluylendlisocyanat-Gemischen erhalten wird. NCO-Gehalt: 17 Gew.-%; Monomerengehalt: ca. 10 Gew.-<\i. Derartige Destillationsrückstände sind beispielsweise nach dem Verfahren der DE-AS 20 35 731 zugänglich.

Flüssiger technischer Destillationsrückstand wie er bei der Destillation von 1,6-Hexamethylendiisocyanat erhalten wird. Viskosität bei 25° C 95 P, NCO-Gehalt: 35 Gew.-%.

2250 Gew.-Telle P 17 und 250 Gew.-Telle fein zermahlenes P 16 wurden zusammen unter Rühren 5 Stunden auf 120° C erhitzt, wobei sich P 16 in P 17 löste. Das resultierende Polyisocyanat P 18 wies eine Viskosität von 80OcP bei 25° C und einen NCO-Gehalt von 31,9 Gew.-% auf.
Entspreghend P 18 hergestelltes Polyisocyanat aus 2000 Gew.-Teilen P 17 und 500 Gew.-Teilen P 16. Viskosität: 1800 cP bei 25° C NCO-Gehalt 30.6 Gew.-¹V,.

Entsprechend P 18 hergestelltes Polyisocyanat aus 1750 Gew.-Teilen P 17 und 750 Gew.-Teilen P 16. Viskosität: 620OcP bei 25" C. NCO-Gehali: 2<>.2 Gew.-¹V.

Vergli?!chnversuche 1 hh 4 und Beispiele 5 bis 14 (Tabelle!)

Nach hier nicht beanspruchtem Verfahren wurden in einer konstanten Rezeptur, die in der Zusammensetzung der Hauptkomponenten wie auch des verwendeten Aktivators dem in der DOS 17 70 384 beschriebenen Beispiel I entsprach. Polyisocyanate verschiedener Viskosität und Funktionalität eingesetzt und unter gleichen Bedingungen verarbeitet.

Die Grundrezeptur bestand aus:

250 Gew.-Teilen Natronwasserglas (48% Feststoff, Violgewichtsverhältnis Na₂O: SiOj=I : 2) 1,5 Gew.-Teilen Stabilisator

(Polyätherpolysiioxan*.
4 Gew.-Teilen Aminkatalysator (bestehend aus 75 Gew.-% N,N-Dimethylaminoäihano! und 25 Gew.-% Diazabicycloocian)

100 Gew.-Teilen Polyisocyanat 25 Gew.-Teilen Trichlorfluormethan Komponente I und Il wurden für sich gut gemischt, danach vereinigt, mit einem SchnellrOhrer 15 see intensiv geröhrt und dann in ein Papierpöckchen ausgegossen, wo das Reaktionsgemisch kurze Zeit später aufzuschäumen begann und unter Wärmeentwicklung zu einem anorganisch-organischen Schaumstoff aushärtete. Die Reaktionszeiten und die physikalischen Eigenschaften der resultierenden Schaumstoffe sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt.

(Die Versuche I bis 4 stellen Vergleichsbeispiele dar.)

Komponente I

I Koinpo-ί nente II Es bedeuten:
t_Ä = Rührzeit,

i_L = Liegezeit,
l_A = Abbindezeit,
t_s = Steigzeit,

Mischzeit der Mischung aus Komponente I und Komponente II Zeitraum von Beginn des Mischens bis zum Beginn des Aufschäumens Zeitraum vom Beginn des Mischens bis zur beginnenden Verfestigung Zeitraum vom Beginn des Mischens bis zur Beendigung des Aufschäumvorgangs.

Raumgewicht und Druckfestigkeit wurden stets einen Tag nach der Herstellung ermittelt.

Tabelle 1

Vergleichsversuch

Polyisocyanat

Reaktionszeiten in see

t* ti t_A l_s Raumgewicht Druckfestigkeit Allgemeine Beurteilung
(kg/m³) (kp/cm*) des resultierenden Schaumstoffes

1
2
3
4

Beispiel
Nr.

5
6

9
IO
11
12
13
14

P 1
P2
P3
P4

P5
P6

P7
P8
P9
P 10
P 11
P 12
P 13
P 14

15 25 - -

15 20 - -

15 20 - -

15 20 — —

15 20 45 70

15 20 40 85

15 20 45 60

15 20 40 54

15 20 45 75

15 20 40 60

15 30 70 100

15 25 45 60

15 30 45 60

15 30 50 60

77 75

63 69 63 66 77 93 94 66 0,50
0,90

1,00

1,00

0,88

0,74

0,66

2,30

1,6

1,5

Schaumgemisch kollabiert nach 40 see Schaumgemisch kollabiert nach 40 see Schaumgemisch kollabiert nach 45 see

Schaumgemisch kollabiert teilweise nach 50 see

zäh-spröde, grobporig, unregelmäßig

zäh-weich, mittel-grobporig, leicht unregelmäßig

zäh-weich, mittelporig, regelmäßig

zäh-weich, feinporig, regelmäßig

zäh, feinporig, regelmäßig

zäh-spröde, mittelporig, leicht unregelmäßig

zäh-spröde, grobporig, leicht unregelmäßig

zäh, feinporig, regelmäßig

zäh, feinporig, regelmäßig

zäh-spröde, feinporig, regelmäßig

Wie aus den Vergleichsversuchen I bis 4 der Tabelle hervorgeht, kollabiert das Schaumgemisch, sofern die Viskosität der verwendeten Poiyphenylpolymethylenpolylsocyanate unter 40OcP bei 25° C beträgt (Pl bis P 4). Die höherviskosen Polyphenyl-polymelhylen-poly-Isocyanate P 5 bis P 8 liefern anorganisch-organische Schaumstoffe, die bei annähernd gleichem Raumgewicht um so höhere Druckfestigkeiten sowie ein feinporigeres und regelmäßigeres ZeIIbIId zeigen, je höherviskos und höherfunktlonell das verwendete Polyisocyanat Ist.

Der Vorteil der Verwendung höherviskoser Polyisocyanate (P 6 bis P 8) zeig*, sich deutlich darin, daß diese Polyisocyanate mit etwa gleichem chemischen Aufbau wie das niederviskosere P 5 Schaumstoffe liefern, die bei niedrigerem Raumgewicht bedeutend höhere Druckfestigkeiten aufweisen.

Umsetzungsprodukte von P 5 mit geringen Mengen an niedermolekularen Diolen (P 9 bis P 11). bei denen die Viskosität gegenüber P 5 stark vergrößsn ist, die Funktionalität jedoch nur unwesentlich höher liegen dürfte, führen zu Schaumstoffen mit verbesserten Eigenschaften, Beisp.el 9 bis '!.

Entscheidend verbessert werden die Schaumstoffeigenschaften, wenn als Polyisocynnat ein Seml-Präpolymeres

(ζ. B. P 12) verwendet wird, bei dem sowohl Funktionalität wie auch Viskosität erhöht wurdon. wie dies in Beispiel 12 der Fall ist

Beispiele 13 und 14 zeigen, daß ein an und Tür sich ungeeignetes, niedrigviskoses Polyisocyanat (P 3) durch einfaches Erhitzen (P 14) oder durch Umsetzung mit geringen Mengen Wasser (P 13) in ein höherviskoses Polyisocyanat überführt werden kann, aus dem sich unter Beibehaltung der Rezeptur brauchbare anorganischorganische Schaumstoffe herstellen lassen.

Vergleiil'^ersuche I? bis IS und Beispiele 19 bis 23

200 (lew -Teile Natronwasserglas (44i Feststoff. Molverhaltnis

Na₂O : SiO;= 1:2)
1.5 Gew -Teile Stabilisator

gemäß Beispiel 5 his 14
2 Gew -I eile Aminkatal\sator gemäß Beispiel 5 bis 14

Komponente I

K)O Cicw.-Teile Polyisocyanal

(P I bis P 8. P 14)

5 Cicw.-Teile Diphenylkresylphosphat 40 Ciew.-Teile Trichlorfluormethan

Komponente Il

Die Mischung der Komponenten sowie die Herstellung der Schaumstoffe erfolgte gemäß Beispiel 5 bis 14. Die Ergebnisse sind In Tabelle 2 zusammengefaßt, die verwendeten Abkürzungen entsprechen denen in Tabelle 1. Auch in dieser Beispielserie zeigt sich eindeutig, daß Polyisocyanate mit ein Viskosität 40OcP bei 25 C entsprechenden niederuskosen Typen überlegen sind

Bei etwa gleichem Raumgewicht der resultierenden anorganisch organischen Schaumstoffe erhält man Produkte, die mit sieigender Viskosität tier Ausgangspolyisoeyanate höhere Zähigkeit, regelmäßigere und leinere Zellstruktur sowie höhere Druckfestigkeit aulweisen.

/[}._ Versuche 15 bis 18 i'.iü-jn vwgieirhsh.MspiHo dar.)

Tabelle 2

Vergleich-.-	Polyiso	Re	aklion	szeiten	-	Raunigew
".ersuch	cyanat ti t;	in	see		-	(kg/m ι
h"	P 1	15	35	-	-	-
16	P 2	15	50	-	-	-
1"	P 3	15	45	-		-
18	P4	15	45	-		-
Bespiel					160
Nr					150
19	P 5	15	50	120	145	29
20	P 6	15	40	105	130	29
21	P7	15	45	105	130	30
22	PS	15	40	90	28
23	P 14	15	65	115	35

Druckfestigkeit
(kp/cnv'|

Allgemeine Beurteilung

des resultierenden Schaumstoffes

0.27
0.36
0.34
54
0.60

Schaumgemisch kollabiert nach 65 see Schaumgemisch kollabiert nach 100 see Schaumgemisch kollabiert nach 110 see Schaumgemisch kollabiert nach 1IO see

zäh-spröde, grobporig, unregelmäßig zäh. mittelporig, leicht unregelmäßig zäh. mittelporig, regelmäßig zäh. reinporig, regelmäßig zäh-spröde, mittelporig, regelmäßig

Geeenüher den in Tabelle 1 aufgeführten Beispielen zeichnen sich die in Tabelle 2 zusammengefaßten Schaumstoffe insbesondere durch höhere Zähigkeit aus. Dies ist - wie in vergleichenden Untersuchungen festgestell; wurde - außer auf die veränderte Zusammensetzung der Hauptkomponemen auf das zusätzlich als Flammschutzmittel mitverwendete Diphenylkresylphospha: zurückzuführen.

B;; Verwendung der Polyisocyanate Pl bis P 4. die iine Viskosität unter 40OcP bei 25" C aufweisen, kollabiert dis Schaumeemisch. diese Polyisocyanate sind. obwohl sie eine Funktionalität > 2 aufweisen, wegen der niedrigen Viskosität für aas hier beschriebene Verfahren ungeeignet.

Die Polyisocyanate P 5 bis P 8. die einen gleichartigen chemischen Aufh.iu haben und neben einer geringfügig höhere- Funktionalität vor allem durch eine Viskosität t 400 _P/25^: C ausgezeichnet sind, eignen sich zur Hersiellung anorganisch-organischer Schaumstoffe.

Dabei werden, wie die Beispiele 19 bis 22 zeigen, mit zu ehmender Viskosität der Polyisocyanate Schaumstoffe mit regelmäßigerer, feinporigerer Zellstrukiur sowie bei fast gleichem Raumgewicht stark verbesserten

y Druckfestigkeiten erhalten. Vergleicht man Beispiel 19 mit Beispiel 22 ist die Druckfestigkeit sogar verdoppelt

Beispiel 23 zeigt, daß ein niedrigviskoses, an sich ungeeignetes Polyisocyanat (P 3) sich einfach durch thermische Behandlung in ein höhen.isKOses. erfindungsgemaß geeignetes Produkt überführen läßt, das sich zu einerrf brauchbaren Schaumstoff verarbeiten läßt.

Beispiel 24

200 Gew.-Teile Natronwasserglas gemäß Vergleichsversuch 1

2Gew.-Teile Aminkatalysator gemäß Vergleichsversuch I

100 Gew.-Teile Polyisocyanat P 15 1 Gew.-Teile. Stabilisator
(Poiyätherpo'iysiloxani
10 Gew.-Teile Diphenylkresylphosphat 40 Gew.-Teile Trichlorfluormethan

Komponente I

Komponente II

Die Herstellung des Schaumstoffes erfnlme gemäß Beispiel 5 his 14.

t_w: 15 sec

t,: 30 sec

I,: 50 sec

t_v: 60 sec

Man erhält einen feinporigen spröden, anorganischorf. lischen Schaumkunststoff mit regelmäßiger ZeII-struktur. der in frischem Zustand ein Raumgewicht von 33 kg/m' aufweist.

und eine Druckfestigkeil von 0.2 kp/cm^!aufwcisl. Aufgrünt' seiner niedrigen Rohdichte Ist dieser Schaumstoff heson crs als hilliger Isolierschaumstoff geeignet.

Beispiel 27

200

100

Beispiel 25
400 Gew.-Teile Nalronwasserglas

gem.iH Verglclchsversuch 1
4 Gew.-Teile .Ammkatalysator

gemiiH Vergleichsversuch I
100 Gew.-Teile Polyisocyanat P S
0.5 Gew.-Teile Stabilisator

„,>mül Rolci-iipl TA

c- - f - ■

40 Gew.-Teile Trichlorlluormethan

Komponente I

Kompo-40
100

Gew.-Teile Natronwasserglas gemiifi Vergleichsversuch I Gew.-Teile Aminkalalysator gemäß V'ergleichsversuch I Gew.-Teile Polyisocyanat I' 8 0.5 Gew.-Teile Stabilisator

gem;l(! Beispiel 24

5 Ciew.-Teile Diphenylkresylphosphat 3 Ciew.-Teile chloriertes Paraffingemisch

Gew -Teile Trieh lor fluorine! ha η Cicw.-Teile 40 Wgc wäßrige ι

Dikaliumlmlrogenphosphat-I.osung |

Komponente I

Komponente Il

Komponente IM

Die Herstellung des Schaumstoffs erfolgte gemäß Beispiel 5 his 14.

l/

45 see

t_s: 115 set-Man οι h Jill einen harten, anorganisch-organischen Schaumkunststoff mittlerer Porengröße und regelmäßiger Zellstruktur mit einem Raumgewicht von 81 kg/m' und einer Druckfestigkeil von 0.6 kp/cm\ Aufgrund der hohen anorganischen Anteile zeigt dieser Schaumstoff ein hervorragendes brandwidriges Verhalten und erreicht mühelos die Brandklasse B I (schwer entflammbar) nach DIN4I02

Beispiel 26

100 Gew.-Teile Natronwasserglas

gemäß Vergleichsversuch 1
2 Ge-.v.-Teile Aminkatalysator
gemäß Vergleichsversuch 1
300 Gew.-Teile Polyisocyanat P 8
I Gew.-Teil Stabilisator

gemäß Beispiel 24
20 Gew .-Teile Trichlorfluormethan

Komponente I

Kompo- ^|η nente II

Die Herstellung des Schaumstoffes erfolgte gemäß Beispiel 5 bis 14.

	15	see
t/.	60	see
1.4	90	see
t.s	95	see

Man erhält einen feinporigen anorganisch-organischen Schaumkunststoff, regelmäßiger Zellstruktur, der direkt nach der Herstellung ein Raumgewicht von 12 kg/m³ Die K'.?m[".>neri!c!i wurden .»unächs! für sich gut vorne mischt, danach wurden in die mittels eines Schnellrührers Intensiv gerührte Komponente Il nacheinander Komponente I und Komponente III gegeben. Nach 15 see Rühr/eit wurde das Reaktionsgemisch in ein Papiersackeben ausgegossen, wo es nach 55 see (gerechnet vom Zeitpunkt der Vereinigung der Komponenten) aufzuschäumen begann und nach 135 see (gerechnet vom Zeitpunkt der Vereinigung der Komponenten) /u einem festen, anorganisch-organischen Schaumstoff mit regelmäßiger Zellstruktur und feiner Porengrößc erstarrte. Finen Tag nach der Herstellung wurden Raumgewicht und Druckfestigkeit bestimmt.

Raumgewicht: 37 kg/m'
Druckfestigkeit: 0.3 kp/cnV

Der erhaltene Schaumstoff eignet sich besonders für Isolieranwendungen, bei denen gleichzeitig gutes Brandverhalten verlangt wird. Nach der angegebenen Rezeptur hergestellte Platten bestehen mühelos den Brandschachttest nach DlN 4102 und erreicht damit die Klassifizierung »schwer entflammbar« (B 1).

Beispiele 28 bis 41 (Tabelle 3)

Zusammensetzung. Reaktionszeiten sowie Raumgewicht und Druckfestigkeiten der erhaltenen anorganischorganischen Schaumstoffe sind in Tabelle 3 zusammengefaßt. Die Herstellung der Schaumstoffe erfolgte gemäß Beispiel 5 bis 14. die gebrauchten Abkürzungen entsprechen denen in Tabelle 1. Alle verwendeten Substanzmengen sind in g angegeben.

Man erhält harte anorganisch-organische Schaumstoffe von regelmäßiger Zellstruktur und mittlerer bis grober Porengröße im Raumgewichtsbereich von 120 bis 750 kg/m^!. die aufgrund der hohen Druckfestigkeiten und des guten Brandverhaltens ganz besonders zur Herstellung von leichten, selbsttragenden, vorgefertigten Bauteilen mit hervorragender Wärmedämmung geeignet sind.

Tabelle 3

Beispiel	l'olvi P 5	socyanat I1 lh P 17	P 18	Trichlnr- fluor- iii c than	Natron- \v,;'iser- glas g-ni. Bcisp. 1-14	Umiil- galnr 1J	Trialhyl- a ni in	RsaV'ions- zeiten -1) t« t/	37	t,	Raum- gewicht kg/m' ·')	Druck festigkeit kp/cm2 ')
28	50	100 -	—	20	150	0,2	2,0	20	32	46	130	9.6
29	75	^5 -	-	20	150	0.2	1,5	20	34	48	123	6.8
30	100	50 -	-	20	150	0,2	1.5	20	36	54	125	7,5
31	-	- -	150	20	150	0,2	2.0	20	38	48	194	26.3
32	-	50 -	100	30	150	0.2	2.0	20	50	Ci 5	123	6.6
33		75 -	75	30	15d	0.2	2.0	20	42	80	173	21.3
34	20	130 -	-	20	150	0.2	5.0	30	46	55	246	38.2
35	20	130 -	-	25	150	0.2	5.0	30	38	60	213	26.0
Yergleichs- versuch 36		— 150		J\l	1 50	0.2	5.0	20	40	55	193	14.5
37	-	- 150	-	30	150	0,3	5.0	25	38	58	187	17.7
38	-	- 150	-	30	150	0.4	5.0	25	30	57	190	18.9
39	—	- -	150	25	150	0.2	3.0	20	28	40	161	16.2
40	—	- -	200	25	150	0.2	3,0	20	43	40	154	14.5
41			100	30	200		2.0	20	75	170	6.3

') Kmulgator. 50"..ige wäUriuc Lösung des Nalriunisalzcs eines sulfochlorierten Paraffingemisches. C'

^:l t« =■ tv

■') Raumgewicht und Druckfestigkeit wurde 1 Tag nach der Herstellung der Schaumstoffe bestimmt

Beispiel 42

100 g Polyisocyanat P 20 und 200 g Natronwasserglas gemäß Vergleichsversuch 1 wurden mit 400 g Mikroglaskugeln (Schüttgewicht 1.6 kg/1) 1 Minute mit einem Schnellrührer vermischt. Die gießfähige flüssige Masse wurde in eine 4 cm χ 4 cm χ 16 cm Metallform gegossen, unter Erwärmung begann einige Minuten später die Verfestigung, bereits nach 2 Stunden ließ sich der Probekörper entformen.

Nach Temperung (3Std./'00"C) war der Formkörper zu einem steinharten, praktisch unbrennbaren, betonähnlichen Verbundstoff ausgehärtet, der eine Rohdichte von 162Okg/m^! und eine Druckfestigkeit von 278 kp/cm^! aufwies.

Beispiel 43

100 g Polyisocyanat P 20. 200 g Natronwasserglas gemäß Vergleichsversuch 1 und 80 g Sägemehl wurden intensiv miteinander vermischt und die spachtelbare Masse in eine Metallform (4 cm χ 4 cm χ 16 cm) eingetragen. Nach einer Stunde hatte sich das Gemisch weitgehend verfestigt, am folgenden Tag war es zu einem steinharten, anorganisch-organischen Verbundstoff mit einer Rohdichte von 1300 kg/m' und einer Druckfestigkeit von 332 kp/cm² ausgehärtet.

Das erhaltene Material zeichnet sich durch ein sehr gutes Brandverhältnis aus und kann wie Holz bearbeitet werden.

Beispiel 44

100 g Polyisocyanat P 20, 300 g Natronwasserglas und 600 g Bausand (gewaschener Rheinsand, 0 bis 3 mm) wurden 1 Minute miteinander verrührt und die Mischung in eine Metallform (4 cm χ 4 cm χ 16 cm) gegeben. Das Gemisch begann sich 10 Minuten später langsam unter schwacher Erwärmung tu verfestigen und wurde nach einer Liegezeil von 1 Stunde anschließend 3 Stunden bei 100" C ausgehärtet. Der resultierende anorganisch-organische beionähnliche Verbundstoff wies ein Raumgewicht von 1680 kg/m' und eine Druckfestigkeit von 100*kp/cm² sowie eine Biegefestigkeit von an 38.8 kp/cni; auf.

Beispiel 45

100 g Polyisocyanat P 20 und 400 g Natrom asserglas gemäß Vergleichsversuch 1 wurden zunächst für sich gemischt und dann mit 100 g Blähglimmer (Schüttgewicht 150 kg/m') versetzt. Die Gesamtmischung wurde gut verrührt und das noch fließfähige Gemisch in eine Metallform (4 cm χ 4 cm χ 16 cm) gegeben, wo es sich 40 Minuten später zu verfestigen begann. Nach 24 Stunden Lagerung bei Raumtemperatur wurde der Probekörper 2 Stunden bei 100^c C ausgehärtet.

Es resultierte ein unbrennbarer, holzartiger, fester. anorganisch-organischer Isolierverbundstoff mit einem Raumgewicht von 750 kg/m' und einer Druckfestigkeit von 39kp/cm^;.

Beispiel 46

100 g eines im Mittel trifunktionellen, durch Wasserzusatz biuretisierten Polyisocyanates auf Basis Hexamethylendiisocyanat-1.6 mit einem NCO-Gehalt von 22 Gew.-% und einer Viskosität von 400OcP bei 25⁼ C wurden mit 300 g Natronwasserglas gemäß Vergleichsversuch 1 vermischt und in die Mischung 100 g Blähglimmer gemäß Beispiel 45 eingerührt.

Man erhält eine über 5 Stunden verarbeitbare Spachtelmasse, die nach 2 Tagen zu einem harten, holzähniichen Material mit hervorragend brandviärigen Eigenschaften aussehärtet war.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Harte, ggf. schaumförmige, anorganisch-organische Kunststoffe, dadurch gekennzeichnet, daß sie durch Umsetzung einer 20 bis 54 gew.-%igen wäßrigen Alkalisillkatlösung, die auch als rohe technische Lösung vorliegen kann, mit einem flüssigen organischen, von hydrophilen Gruppen freien Polytsocyanat mit einer Viskosität von 400 cP bis 100 000 cP (25° C) und einer mittleren Funktionalität von größer als 2, gegebenenfalls in Gegenwart von Treibmitteln, Katalysatoren, oberflächenaktiven Zusatzstoffen, Reaktionsverzögern, Zellreglern, Pigmenten, Farbstoffen, Flammschutzmitteln, Stabilisatoren gegen Alterungsund Witterungseinflüsse, Weichmachern und Füllstoffen, hergestellt worden sind, wobei das Gewichtsverhältnis von Polyisocyanat zur wäßrigen Silikatlösung zwischen 70 : 30 und 20 : 80 liegt und die Umsetzung in Abwesenheit von wasserbindenden anorganischen Füllstoffen erfolgt.

2. Harte, anorganisch-organische Schaumkunststoffe gemäß Anspruch 1 mit einem Raumgewicht unter 150kg/m^J.

Es handelt sich dabei um relativ grobe heterogene Zweiphasensysteme. Die Wechselwirkung zwischen beiden Phasen ist sowohl auf Grund der verhältnismäßig kleinen Grenzfläche als auch auf Grund der sehr unterschiedlichen chemischen Natur der beiden Phasen nur gering.

Es ist weiterhin vorgeschlagen worden. Kieselsäure in Mikrofaserform einzusetzen. Die Verstärkungswirkung nimmt dabei auf Grund der spezifischen Morphologie zu,

ίο andererseits werden die inkohärenten Bereiche zwangsläufig größer, so daß die chemische Wechselwirkung zwischen den beiden Phasen eher abnimmt. Der grundsätzliche Charakter eines grob heterogenen Zweiphasenkunststoffs bleibt erhalten.

In der deutschen Offenlegungsschrift 17 70 384 ist vorgeschlagen worden, eine wäßrige Lösung eines Alkalisilikats mit einem niedermolekularen Polyisocyanat, z. B. 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat umzusetzer..

Bezüglich der zu verwendenden Isocyanate werden dort im einzelnen folgende Angaben gemacht: »Geeignete Polyisocyanate, die zur Anwendung gelangen können, sind z. B. die organischen Diisocyanate der allgemeinen Formel: