DE2647416B2 - Verfahren zur Herstellung eines flammfesten, keinen Rauch entwickelnden und nicht schrumpfenden Polyurethanschaumstoffs - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines flammfesten, keinen Rauch entwickelnden und nicht schrumpfenden PolyurethanschaumstoffsInfo
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Description
Polyurethanschaumstoffe sind aufgrund ihrer charakteristischen Eigenschaften als Auflagen- und Kissenbzw.
Polstermaterial für Möbel, in Kraftfahrzeugen, Flugzeugen und Schiffen, in der Bekleidungsindustrie
und im Bauwesen weit verbreitet. Sie sollen in zunehmendem Maße nicht entflammbar sowie rauchbeständig
und wenig giftig sein, da die gesetzlichen Vorschriften bezüglich der Verwendung von feuer- und
rauchhemmend ausgerüsteten Polyurethanschaumstoffen vor allem in Kraftfahrzeugen, Eisenbahnen und in
Flugzeugen von Jahr zu Jahr strenger werden. Die gebräuchlichen Verfahren zum Flammfestausrüsten von
Polyurethanschaumstoffen sehen die Verwendung von additiven Flammschutzmitteln, wie Phosphor oder
Halogen und Phosphor enthaltenden Verbindungen, Antimonoxid und andere Metalloxide oder von
reaktiven Flammschutzmitteln, vor. Es ist auch allgemein bekannt, Polyurethanschaumstoffe durch Einarbeiten
einer Ringstruktur, beispielsweise einer Isocyanuratringstruktur oder einer Imidringstruktur, in die Hauptkette
des Polyurethanmoleküls feuerfest zu machen. Im ersteren Falle jedoch wird beim Brennen erheblich
Rauch entwickelt, und im zweiten Falle lassen Schaumbeständigkeit und allgemeine physikalische
Eigenschaften des erhaltenen Schaumstoffes sehr zu wünschen übrig.
Weiterhin ist aus der DE-OS 25 13 741 ein Verfahren
zur Herstellung eines feuer- und rauchhemmend ausgerüsteten flexiblen Polyurethanweichschaumstoffs
mit Hilfe eines Systems zum Heißvernetzen bekannt, bei dem man ein mindestens 50 Mol-% sekundäre Hydroxylgruppen
enthaltendes Polyätherpolyol mit einem mittleren Molekulargewicht von 3000 bis 6000 im
Gemisch mit einer niedermolekularen Polyhydroxylverbindung im Äquivalentverhältnis von niedermolekularer
Polyhydroxylverbindung von 0,5 bis 2,0 mit einem Polyisocyanat in Gegenwart eines oberflächenaktiven
Mittels, Katalysators, Treibmittels und gegebenenfalls sonstiger Zusätze umsetzt
Der erhaltene Polyurethanschaumstoff wird als selbstverlöschend entsprechend dem Brenntest (ASTM
ίο D-1692-59T) eingestuft Gemäß einer weiteren Ausbildungsform
werden dieser Rezeptur noch geringe Mengen eines halogenierten Phosphorsäureesters zugesetzt
Die erhaltenen Polyurethanschaumstoffe besitzen große praktische Bedeutung für technische Anwendungen
und sind auch billig in der Herstellung, weil wenig bzw. gar kein Flammschutzmittel benötigt wird.
Nachteilig an diesen Schaumstoffen, die unter Verwendung einer niedermolekularen Polyhydroxyverbindung
hergestellt werden, ist aber das Schrumpfen nach dem Aufschäumen infolge der Bildung eines Anteils an
geschlossenen Zellen. Vor allem bei der Massenherstellung
von Rohstoff bzw. Halbzeug in Tafeln ist das Schrumpfen nach dem Aufschäumen ein ernsthaftes
Problem, das gelöst werden muß. Es gibt zwei
:> Verfahrensweisen, um das durch die geschlossenen Zellen hervorgerufene Schrumpfen des Schaumstoffes
zu verhindern: mechanisch durch sogenanntes »Quetschen« und chemisch, indem ein zellenöffnendes Mittel,
sogenannte »Zellenöffner«, mit dem Schaumgemisch
jo angesetzt wird. Für das erstere mechanische Verfahren werden großräumige Anlagen und Vorrichtungen
benötigt, und die Reaktionsbedingungen müssen sorgfältig ausgewählt werden; beim zweiten Verfahren
werden beim Aufschäumen heterogene Zellen gebildet
v-, die Schaumstabilität ist gering, und die Eigenschaften
des erhaltenen Schaumstoffes hinsichtlich Feuerfestigkeit und geringer Rauchentwicklung befriedigen nicht.
Es besteht daher weiterhin Bedarf an wirksamen Verfahren zur Herstellung von flexiblen Polyurethan-Schaumstoffen,
die flammfest sind, keinen Rauch entwickeln und die nicht schrumpfen.
Überraschenderweise hat sich nun gezeigt, daß mit Hilfe bestimmter Ammoniumverbindungen diese Aufgabe
gelöst werden kann.
4> Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur
Herstellung eines flammfesten, keinen Rauch entwikkelnden und nicht schrumpfenden Polyurethanschaumstoffs
durch Umsetzung
(A) eines Polyäther-, Polyester- oder Polyätherester-'"
polyols mit endständigen OH-Gruppen und einem Molekulargewicht von 1000 bis 10 000,
(B) eines mehrwertigen aliphatischen Alkohols, aliphatischen Aminoalkohols oder heterocyclischen Alkohols
mit einem Molekulargewicht von 60 bis 700,
'5 wobei die Komponente (B) zu Komponente (A) in
einem Äquivalentgewichtsverhältnis von 0,5 bis 2,0 eingesetzt wird, mit
(C) einem Polyisocyanat in einer solchen Menge, daß die Isocyanatzahl im Bereich von 80 bis 130 liegt in
b0 Gegenwart von
(D) üblichen Katalysatoren,
(E) üblichen Silikonschaumstabilisatoren und
(F) gegebenenfalls Wasser oder einer flüchtigen Flüssigkeit mit niederem Siedepunkt als Treibmit-
tel.
Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man zusätzlich auf 100 Gew.-Teile Komponente (A) 0,5 bis
lOGew.-Teile mindestens einer Verbindung aus der
Gruppe Ammoniumcarbonat, Ammoniumbicarbonat, Ammoniumcarbamat, Ammoniumbicarbonatcarbamat,
Ammoniumeitrat und Natriumammoniumhydrogenphosphat
mitverwendet.
Es ist zwar allgemein bekannt, Ammoniumverbindungen bei der Herstellung von Polyurethanschaumstoffen
als Schaumkatalysator, Füllstoff, Stabilisator oder Flammschutzmittel einzusetzen. Ammoniumverbindungen
sind aber bisher noch nicht verwendet worden, um so das Schrumpfen des flexiblen Polyurethanweichschaumstoffes
zu verhindern, vor allem nicht in Zusammenhang mit der erfindungsgemäß angewandten speziellen
Rezeptur.
Das erfindungsgemäße Verfahren führt zu einem flammfesten, nichtrauchenden und nichtschrumpfenden
flexiblen Polyurethanschaumstoff, ohne daß bei der Herstellung Flammschutzmittel, wie Phosphor enthaltende
und Halogen enthaltende Verbindungen, eingesetzt werden. Die ausgezeichneten allgemeinen physikaiischen
Eigenschaften des Schaumstoffs werden ohne Quetschen und ohne Mitwirkung eines zellenöffnenden
Mittels erreicht. Die Herstellung ist wirtschaftlich; der Polyurethanschaumstoff ist ungiftig oder nur wenig
giftig, weil die erfindungsgemäß verwendete Ammoniumverbindung als Katalysator ähnlich wie Aminkatalysatoren
wirkt, die ihrerseits oftmals infolge ihrer Giftigkeit und ihres Geruches unerwünscht sind; das
erfindungsgemäße Schäumverfahren kann daher ohne oder mit nur sehr wenig Aminkatalysator durchgeführt jo
werden.
Der erfindungsgemäß hergestellte Polyurethanschaumstoff findet vielfältige technische Verwendung,
je nach Dichte und Härte des jeweiligen Schaumstoffes. Er dient beispielsweise zur Herstellung von Halbzeug in r>
Plattenform für Polstermaterial, Stoßdämpfer, Möbel und Wärmeisolierung für Rohre; weiterhin kann der
Schaum als Laminat ausgebildet sein oder durch Sprühschäumen verarbeitet werden, so daß der Schaum
als wärmeisolierende Wand Anwendung findet; schließlieh kann das Schaumgemisch auch zur Herstellung
zahlreicher in der Form aufgeschäumter Erzeugnisse dienen.
Die erfindungsgemäß verwendeten Ammoniumverbindungen geben bei Temperaturen unter 1000C ^
Ammoniakgas ab. Da die Schäumtemperatur bei der Herstellung des Polyurethanschaumstoffes allgemein
über 1000C liegt, zersetzen sie sich bei Temperaturen unterhalb der Schäumtemperatur.
Ammoniumcarbonat, Ammoniumbicarbonat, Ammo- w niumearbamat, Ammoniumbicarbonatcarbamat, Ammoniumeitrat
und Natriumammoniumhydrogenphosphat entwickeln beim Erhitzen Ammoniakgas oder Ammoniak und Wasser sowie das Natriumammoniumhydrogenphosphat
CO2. Ammoniak und Wasser besit- 5ί
zen aktive Wasserstoffatome und reagieren mit dem Polyisocyanat unter Teilnahme an den Kettenverlängerungs-
und -Vernetzungsreaktionen, die bei der Herstellung des Polyurethanschaumstoffes stattfinden. Das bei
der Zersetzung entstehende CO2 wirkt als Treibmittel in w
der Schäumstufe und hindert außerdem in ausgezeichneter Weise den erhaltenen Schaumstoff am Schrumpfen.
Die genannten Ammoniumverbindungen wirken sowohl als Katalysator als auch als Treibmittel unter
Bedingungen der exothermen Reaktion der Schäumstu- br>
fe und hat weiterhin den ausgezeichneten Effekt, daß der erhaltene Polyurethanschaumstoff flammfest ist und
keinen Rauch entwickelt.
Vorzugsweise werden 1,0 bis 5,0 Gew.-Teile dieser Ammoniumverbindungen auf 100 Gew.-Teile Komponente
(A) eingesetzt Mehr als 10 Gew.-Teile sind
unzweckmäßig, weil dann zuviel Ammoniak und Wasser (Dampf) erzeugt wird und die Dichte des erhaltenen
Schaumstoffes merklich abnimmt
Die Polyol-Komponente (A) wird je nach den Eigenschaften des angestrebten Polyurethanschaumstoffs
frei ausgewählt Beispiele für Polyätherpolyole sind Poly(oxyalkylen)polyole, die durch Addition von
Alkylenoxiden, wie Äthylenoxid und Propylenoxid, an Initiatoren mit aktiven Wasserstoffatomen, wie Propylenglykol,
Glycerin, Trimethylolpropan, 1,2,6-Hexantriol, Pentaerythrit, Äthylendiamin, Sorbit und Saccharose,
erhalten werden; weiterhin kommen statistische oder Blockcopolymerisat-PolyioxyalkylenJ-polyole in
Frage, die durch aufeinanderfolgende Addition von zwei oder mehr Alkylenoxiden an diese aktive Wasserstoffatome
enthaltenden Initiatoren erhalten worden sind. Als Polyesterpolyole kommen solche Verbindungen in
Frage, die durch Polykondehsationsreaktionen von mehrbasischen Säuren, wie Adipinsäure, Bernsteinsäure,
Maleinsäure und Phthalsäure, mit aktive Sauerstoffatome enthaltenden Initiatoren, wie Äthylenglykol, Propylenglykol
und Butylenglykol, erhalten worden sind oder durch die ringöffnende Polymerisation von Lactonen.
Polyätheresterpolyole werden beispielsweise durch Polykondensationsreaktionen der obengenannten
mehrbasischen Säuren mit Ätherbindungen enthaltenden Initiatoren, wie Diäthylenglykol und Triäthylenglykol,
erhalten.
Das Molekulargewicht (Zahlenmittel) und die OH-Zahl der Komponente (A) werden innerhalb der
angegebenen Grenzen von 1000 bis 10 000 und 20 bis 900 mg KOH/g danach ausgewählt, ob ein flexibler, d. h.
Weichschaumstoff, ein halbstarrer oder ein Hartschaumstoff angestrebt wird. Für flexible oder halbstarre
Polyurethanschaumstoffe wird ein Molekulargewicht von 1000 bis 6000 und eine OH-Zahl von 20 bis 170 mg
KOH/g gewählt. Bevorzugt werden Polyätherpolyole als Komponente (A), insbesondere Poly(oxyalkylen)polyole,
wie Poly(oxypropylen)triol oder Poly(oxyäthylenoxypropyler.)triol mit einem Molekulargewicht von
3000 bis 6000, wie sie durch Additionspolymerisation von Propylenoxid oder Äthylenoxid und Propylenoxid
an Glycerin erhalten und allgemein bei der Herstellung von gebräuchlichen Weichschaumstoffen oder halbstarren
Polyurethanschaumstoffen eingesetzt werden.
Die Komponente (B) weist ein Molekulargewicht von 60 bis 700 und eine OH-Zahl von 160 bis 600 mg KOH/g
auf. Beispiele für aliphatische Alkohole sind Äthylenglykol, Propylenglykol, Diäthylenglykol, Butandiol, Glycerin,
Trimethylolpropan, Triäthylolpropan, Pentaerythrit, 1,2,6-Hexantriol sowie niedermolekulare Polyhydroxyverbindungen
mit Ätherbindung in der Hauptkette, die durch ringöffnende Additionspolymerisation von Äthylenoxid
oder Propylenoxid an Glycerin oder Trimethylolpropan erhalten werden, sowie niedermolekulare
Polyhydroxyverbindungen mit Esterbindungen der Hauptkette, die durch Kondensationsreaktion von
Hydroxycarbonsäuren, wie Glykolsäure oder Milchsäure, mit Glycerin oder Trimethylolpropan erhalten
werden. Als aliphatische Aminoalkohole können
Monoäthanolamin, Diäthanolamin,
Diisopropanolamin, Triethanolamin,
2- Amino-2-methyl-1,3-propandiol,
2-Amino-2-äthyl-1,3-propandiol,
Diisopropanolamin, Triethanolamin,
2- Amino-2-methyl-1,3-propandiol,
2-Amino-2-äthyl-1,3-propandiol,
Tris-(hydroxymethyl)-aminomethanund
N,N,N',N'-Tetrakis-(2-hydroxypropyl)-äthylendiamin
N,N,N',N'-Tetrakis-(2-hydroxypropyl)-äthylendiamin
genannt werden. Als heterocyclische Alkohole kommen Trimethylolmelamin, Hexamethylolmelamin und Tris-(2-hydroxyäthyl)-isocyanurat
in Frage. Bevorzugte Verbindungen sind Glycerin, Trimethylolpropan und
2-Amino-2-äthyl-1,3-propandiol.
Das Äquivalentgewichtsverhältnis von Komponente (B) zu Komponente (A) liegt im Bereich von 0,5 bis 2,0;
entspricht die Menge an Komponente (B) einem Verhältnis von weniger als 0,5, dann wird der erhaltene
Schaumstoff entzündbar, und bei einer Menge entsprechend einem Verhältnis von mehr als 2,0 neigt der dann
entstandene Schaumstoff in erheblichem Maße zum Schrumpfen und wird außerdem ebenfalls entzündbar.
Das bevorzugte Äquivalentgewichtsverhältnis liegt im Bereich von 0,5 bis 1,5.
Als Komponente (C) wird allgemein Toluoldiisocyanat verwendet, vor allem das Gemisch der 2,4- und
2,6-lsomeren im Gewichtsverhältnis 80 :20 oder 65 : 35;
diese handelsüblichen Gemische werden im Hinblick auf niedere Kosten und Brauchbarkeit bevorzugt. Das
Toluoldiisocyanat kann roh eingesetzt werden. Weitere brauchbare Polyisocyanate sind
Diphenylmethandiisocyanat,
Chlorphenyl^-diisocyanat,
p-Phenylendiisocyanat,
Xyloldüsocyanat und
Polymethylenpolyphenylisocyanat,
Chlorphenyl^-diisocyanat,
p-Phenylendiisocyanat,
Xyloldüsocyanat und
Polymethylenpolyphenylisocyanat,
die gegebenenfalls auch im Gemisch miteinander oder mit Toluoldiisocyanat zur Anwendung gelangen.
Die Menge an eingesetztem Polyisocyanat, bezogen auf die Gesamtmenge an Polyol und weiterer
Verbindung mit aktivem Wasserstoffatom, d. h. die Isocyanatzahl (NCO-Zahl), liegt im Bereich von 80 bis
130, vorzugsweise im Bereich von 95 bis 110, im Hinblick
auf den Ausgleich zwischen Flammfestigkeit und Rauchfestigkeit einerseits und den allgemeinen physikalischen
Eigenschaften des Schaumstoffes andererseits.
Zu den gebräuchlichen Katalysatoren (D) gehören metallorganische Verbindungen, wie Zinn(II)-octoat
und Dibutylzinndilaurat, sowie Amine, wie Triäthylendiamin, Triäthylamin, N-Methylmorpholin, N-Äthylmorpholin,
Tetramethylbutandiamin, Pentanethyldiäthylentriamin und Bis-(j3-dimethylaminoäthyl)-äther. Sie werden
allein oder im Gemisch miteinander eingesetzt, in Mengen von zweckmäßigerweise 0,001 bis 5,0 Gew.-Teilen,
vorzugsweise 0,01 bis 2,0 Gew.-Teilen, auf 100 Gew.-Teile Komponente (A).
Als Schaumstabilisator (E) wird ein gebräuchlicher Silikonschaumstabilisator verwendet, der unter beispielsweise
Polydialkylsiloxanen und Polysiloxan-Polyalkylenoxid-Blockcopolymerisaten
ausgewählt wird. Die Beschaffenheit und Menge des Silikonschaumstabilisators sind nicht begrenzt, solange das angestrebte Ziel
erreicht wird. Allgemein wird mit 0,005 bis 3,0 Gew.-Teilen, vorzugsweise 0,05 bis 2,0 Gew.-Teilen, Schaumstabilisator
je 100 Gew.-Teile Komponente (A) gearbeitet.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann auch ein Treibmittel zur Steuerung der Dichte des erhaltenen
Polyurethanschaumstoffes verwendet werden. Als Treibmittel kommen Wasser oder eine flüchtige
Flüssigkeit mit niederem Siedepunkt in Frage. Hierzu gehören beispielsweise Methylenchlorid, Chloroform,
Monofluortrichlormethan, Monochlordifluormethan und Dichlordifluormethan; diese Treibmittel werden
allein oder im Gemisch miteinander eingesetzt. Wird mit Wasser gearbeitet, so werden vorzugsweise nicht
ι mehr als 5,0 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile
Komponente (A), eingesetzt.
Die Herstellung der Polyurethanschaumstoffe erfolgt in an sich bekannter Weise mit Hilfe entweder des
Einstufenverfahrens, bei dem das Polyisocyanat zu
ίο einem homogenen Gemisch aus Komponente (A),
Katalysator, Schaumstabilisator und den anderen Zusätzen gegeben und das Gemisch miteinander
aufgeschäumt wird, oder nach dem sogenannten Prepolymerverfahren, bei dem ein Teil oder die
π Gesamtmenge an Komponente (A) zunächst mit der Gesamtmenge Polyisocyanat zu einem Prepolymeren
umgesetzt und dieses Prepolymer dann mit den weiteren Komponenten zusammen zum Aufschäumen
gebracht wird.
Die erfindungsgemäß hergestellten Polyurethanschaumstoffe haben eine Dichte im Bereich von 0,015 bis
0,050 g/cm3. Wenn gewünscht, kann die Dichte der Schaumstoffe noch weiter gesteuert werden durch
Zugabe von Wasser, einem weiteren Treibmittel oder niedrigmolekularer Polyhydroxy verbindung, durch Verändern
der Zusatzmenge an Ammoniumverbindüng oder durch Auswahl der Art des Polyols und des
Polyisocyanats, so daß flexible und halbstarre Polyurethanschaumstoffe erzeugt werden, ohne den Rahmen
j» der Erfindung zu verlassen.
Die Beispiele dienen zur näheren Erläuterung der Erfindung. Sofern nichts anderes angegeben, beziehen
sich »Teile« auf das Gewicht.
Zu 100 Teilen Poly(oxypropylen)triol auf Basis von Glycerin mit einem Molekulargewicht (Zahienmittei)
von etwa 3000 und einer OH-Zah! von 56 wurden allmählich 4,4 Teile (1 Äquivalent, bezogen auf das
4(i OH-Gruppenäquivalent des Triols) Trimethylolpropan,
gelöst in 3,0 Teile Wasser, 0,2 Teile Zinn(II)-octoat, 2,0 Teile Ammoniumbicarbonat und 1,5 Teile eines
handelsüblichen Silikonschaumstabilisators zugegeben. Das erhaltene Gemisch wurde etwa 30 Sekunden mit
einem Propellerrührer gemischt. Darauf wurden in das homogene Gemisch mit hoher Geschwindigkeit
50,8 Teile handelsübliches Toluoldiisocyanat (2,4-lsomer/2,6-Isomer
= 80/20), NCO-Zahl 100, eingemischt; darauf setzte die Reaktion ein, und das Reaktionsgemisch
wurde in etwa 17 Sekunden cremeartig (Cremezeit). Das cremige Gemisch wurde in eine Papierform
ausgegossen, begann zu schäumen, und nach 130 Sekunden
(Steigzeit) entstanden gleichmäßige Blasen, und das Ansteigen des Schaumes war beendet.
Der erhaltene Polyurethanweichschaumstoff war ein ausgezeichneter, nicht schrumpfender Schaumstoff mit
gleichförmigen Zellen, die im wesentlichen alle offene Zellen waren, mit nur einem ganz geringen Anteil an
geschlossenen Zellen. Eine Nachbehandlung, wie
bo Brechen, war nicht erforderlich, um die Schaumstruktur
aufrechtzuerhalten. Die Brennstrecke dieses Polyurethanschaumstoffes betrug 30 mm beim Brenntest nach
ASTM D-1692-59T; der Schaumstoff zeigte weiterhin aufgezeichnete selbstverlöschende Eigenschaften. Die
b5 allgemeinen physikalischen Eigenschaften wurden entsprechend
den japanischen Standardtests JIS K6301 und 6401 bestimmt. Die Dichte des Schaumstoffs betrug
0,0250 g/cm3, seine Härte 6,4 kg, seine Zugfestigkeit
0,85 kg/cm2, seine Dehnung 150% und seine Reißfestigkeit
0,56 kg/cm.
Vergleichsbeispiel 1
Es wurde wie im Beispiel 1 verfahren mit der r,
Abwandlung, daß kein Ammoniumbicarbonat eingesetzt und als Aminkatalysator 0,1 Teil Triethylendiamin
verwendet wurde. Die Cremezeit und die Steigzeit betrugen 16 bzw. 150 Sekunden; gleichmäßige Blasen
wurden nicht beobachtet. ι ο
Der Schaumstoff enthielt einen großen Anteil geschlossener Zellen und schrumpfte allmählich beim
Stehenlassen zur Beendigung der Schäumreaktion; nach etwa 1 Stunde lag ein geschrumpfter Schaumstoff vor,
der selbst durch mechanische Behandlung, wie Brechen, r,
nicht in die ursprüngliche Schaumstruktur zurückgeführt werden konnte. Außerdem war eine Bestimmung
der allgemeinen physikalischen Eigenschaften und die Durchführung des Brenntestes mit diesem Schaumstoff
nicht möglich.
Deshalb wurde ein Prüfkörper durch Aufschäumen des gleichen Gemisches unter den gleichen Bedingungen
wie oben hergestellt mit der Abwandlung, daß etwa 5 Minuten nach beendetem Aufschäumen die Behandlung
zwischen Quetschwalzen vorgenommen wurde, um die Schaumstoffstruktur zu erhalten. Dieser Prüfkörper
erwies sich als selbstverlöschend mit einer Brennstrecke von 33 mm entsprechend dem obengenannten Brenn
test. Die Dichte des Schaumstoffs betrug 0,030 g/cm: seine Härte 7,5 kg, seine Zugfestigkeit 0,94 kg/cm2, seim
Dehnung 130% und seine Reißfestigkeit 0,48 kg/cm.
Der Vergleich beider Beispiele zeigt, daß di( erfindungsgemäß verwendete Ammoniumverbindunj
sich als ein sehr wirksamer Katalysator erwies vergleichbar mit einem üblichen Aminkatalysator, um
gleichzeitig in bemerkenswerter Weise das Schrumpfei des erhaltenen Schaumstoffes verhinderte. Außerden
wurden durch das erfindungsgemäße Verfahren dii allgemeinen physikalischen Eigenschaften des Schaum
stoffes nicht beeinträchtigt, der vor allem eine geringi Dichte und verbesserte Dehnung aufwies.
Beispiele 2 bis 4
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt mi der Abwandlung, daß anstelle von Ammoniumbicarbo
nat Ammoniumcarbamat, Ammoniumcarbonat odei Natriumammoniumhydrogenphosphat eingesetzt wur
den. Alle erhaltenen Polyurethanschaumstoffe erwiesei sich als schrumpffeste Weichschaumstoffe mit guten
Zellgefüge und im wesentlichen offenen Zellen.
In der Tabelle I sind die Bedingungen für da: Schäumverfahren und die Ergebnisse des Brennteste!
zusammengefaßt.
Beispiel 2 | Beispiel 3 | Beispiel 4 |
Ammoniumverbindung | ||
Ammonium | Ammonium | Natrium- |
carbamat | carbonat | ammonium- |
hydrogen- | ||
phosphat |
Schaumverhalten
Cremezeit, Sek.
Steigzeit, Sek.
Gleichmäßige Blasen
Schrumpfen
Cremezeit, Sek.
Steigzeit, Sek.
Gleichmäßige Blasen
Schrumpfen
Brenntest
Brennstrecke, mm
Beurteilung
Brennstrecke, mm
Beurteilung
100
vorhanden
27
selbstverlöschend
selbstverlöschend
60
vorhanden
26
selbstverlöschend
selbstverlöschend
165
vorhanden
selbstverlöschend
Es wurde wiederum gemäß Beispiel 1 gearbeitet mit der Abwandlung, daß 55,6 Teiie handelsübliches
Toluoldiisocyanatgemisch (NCO-Zahl 110) und 0,1 Teil
eines Aminkatalysators, eines Gemisches aus Bis-(j9-dimethylaminoäthyl)-äther
und Dipropylenglykol (70:30), zugegeben wurden. Die Cremezeit betrag
14 Sekunden, die Steigzeit 115 Sekunden; es wurden gleichmäßige Blasen entwickelt Der erhaltene Polyurethanschaumstoff
war ein flexibler, nichtschrumpfender Schaumstoff. Im Brenntest betrug die Brennstrecke
28 mm; der Schaumstoff war selbstverlöschend. Die Bestimmung der physikalischen Eigenschaften ergab:
Dichte 0,024 g/cm3, Härte 5,7 kg, Zugfestigkeit 0,54 kg/
cm2, Dehnung 110% und Reißfestigkeit 038 kg/cm.
Beispiele 6 und 7
Das allgemeine Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde wiederholt mit der Abwandlung, daß anstelle von
Trimethylolpropan Glycerin oder eine Esterbindungen enthaltende Polyhydroxyverbindung eingesetzt wurde.
Erhalten wurde ein Weichschaumstoff mit gleichförmigen offenen Zellen.
Das Schäumverhalten und die Ergebnisse des Brenntestes sowie die physikalischen Eigenschaften des
erhaltenen Schaumstoffes sind in den folgenden Tabellen II und III zusammengefaßt
60
65
niedermolekulare Polyhydroxylverbindung
Glycerin
3,0 Teile
niedermolekulare Polyhydroxylverbindung mit einer Esterbindung')
10,1 Teile
Schaumverhalten
Cremezeit, Sek. 19 20
Steigzeit, Sek. 113 151
Gleichmäßige vorhanden vorhanden
Blasen
Schrumpfen — —
Brenntest
Brennstrecke, mm 42 38 Beurteilung selbstver- selbstverlöschend löschend
') Erhalten durch Umsetzen von 1 Mol Trimethylolpropan mit 3 Mol Glykolsäure.
Tabelle 111 | Beispiel 6 | Beispiel 7 |
Physikalische Eigenschaften des Schaumstoffs |
0,0265 4,4 0,63 170 0,54 |
0,0301 4,8 0,70 150 0,60 |
Dichte, g/cm3 Härte, kg Zugfestigkeit, kg/cm2 Dehnung, % Reißfestigkeit, kg/cm |
8 | |
Beispiel | ||
Es wurde wie in Beispiel 1 gearbeitet nur mit der Abwandlung, daß 100 Teile Poly(oxypropylen-oxyäthylen)triol
auf Basis von Glycerin mit einem Molekulargewicht (Zahlenmittel) von etwa 5000 und OH-Zahl 36,
Verhältnis der primären OH-Gruppen zur Gesamtzahl OH-Gruppen = 60 bis 70%, als Polyol eingesetzt
wurde; außerdem enthielt das Gemisch 3,0 Teile Ammoniumbicarbonat und 46,7 Teile handelsübliches
Toluoldiisocyanat (NCO-Zahl 110). Die Cremezeit
betrug 13 Sekunden, die Steigzeit 127 Sekunden unter
Bildung gleichmäßiger Blasen. Es wurde ein Polyurethanweichschaumstoff erhalten, der nicht schrumpfte
und ein gutes Zellgefüge aufwies.
Beim Brenntest betrug die Brennstrecke 30 mm; der Schaumstoff erwies sich als selbstverlöschend. Seine
Dichte betrug 0,0256 g/cm3, seine Dehnung 280% und seine Reißfestigkeit 0,66 kg/cm.
Beispi el 9
Es wurde wieder wie in Beispiel 1 gearbeitet mit der Abwandlung, daß ein Poly(oxypropylen-oxyäthylen)triol
auf Basis von Glycerin mit einem Molekularge-
Ki wicht (Zahlenmittel) von 3000, OH-Zahl 56 und einem
Verhältnis der primären OH-Gruppen zur Gesamtzahl der OH-Gruppen von etwa 62% eingesetzt wurde. Die
Cremezeit betrug 14 Sekunden, die Steigzeit 88 Sekunden;
es wurden gleichmäßige Blasen gebildet. Der
r, erhaltene Polyurethanschaumstoff war ein nichtschrumpfender
Weichschaumstoff mit gutem Zellgefüge·
Im Brenntest erwies sich dieser Schaumstoff als nicht
brennbar. Seine Dichte betrug 0,0268 g/cm3, seine Härte 4,0 kg, seine Reißfestigkeit 0,75 kg/cm2, seine Dehnung
190% und seine Reißfestigkeit 0,53 kg/cm.
Beispiel 10
Es wurde wie in Beispiel 1 gearbeitet mit der
2r> Abwandlung, daß als niedermolekulare Polyhydroxyverbindung
anstelle von Trimethylolpropan 3,90 Teile
(gleiches Äquivalentgewicht zu Polyol) 2-Amino-2-äthyl-l,3-propandiol
eingesetzt wurde. Beim Schäumen entstanden gleichmäßige Blasen. Die Cremezeit betrug
jo 10 Sekunden, die Steigzeit 105 Sekunden. Erhalten
wurde ein nichtschrumpfender Weichschaumstoff mit gutem Zellgefüge. Im Brenntest betrug die Brennstrekke
57 mm; der Schaumstoff war selbstverlöschend.
Seine Dichte betrug 0,0296 g/cm3, seine Härte 8,0 kg,
j-, seine Zugfestigkeit 1,02 kg/cm2, seine Dehnung 120%
und seine Reißfestigkeit 0,48 kg/cm.
Beispiel 11
Es wurde wie im Beispiel 1 gearbeitet mit folgenden Abwandlungen: 1,0 Teil Wasser, 3,02 Teile Glycerin als
niedermolekulare Polyhydroxyverbindung, 2,0 Teile 2-Amino-2-äthyl-l,3-propandio! (insgesamt 1,5 Äquivalentgewicht
zum Polyol), 0,2 Teile Zinn(ll)-octoat, 3,0 Teile Ammoniumbicarbonat, 1,5 Teile Silikonschaumstabilisator
und 45,3 Teile handelsübliches Toluoldiisocyanat (NCO-Zah! 110, 2,4-Isomer/2,6-Isomer =
80/20). Beim Schäumen wurden gleichmäßige Blasen gebildet; die Cremezeit betrug 11 Sekunden, die
Steigzeit 98 Sekunden. Erhalten wurde ein nicht
so schrumpfender Schaumstoff mit gutem Zellgefüge.
Beim Brenntest betrug die Brennstrecke 26 mm; der Schaumstoff war selbstverlöschend. Seine Dichte betrug
0,0463 g/cm3, seine Härte 9,4 kg, seine Zugfestigkeit 1,00 kg/cm2, seine Dehnung 130% und seine Reißfestigkeit
0,05 kg/cm.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung eines flammfesten, keinen Rauch entwickelnden und nicht schrumpfenden Polyurethanschaumstoffs durch Umsetzung(A) eines Polyäther-, Polyester- oder Polyätheresterpolyols mit endständigen OH-Gruppen und einem Molekulargewicht von 1000 bis 10 000 und(B) eines mehrwertigen aliphatischen Alkohols, aliphatischen Aminoalkohol oder heterocyclischen Alkohols mit einem Molekulargewicht von 60 bis 700, wobei die Komponente (B) zu Komponente (A) in einem Äquivalentgewichtsverhältnis von 0,5 bis 2,0 eingesetzt wird, mit(C) einem Polyisocyanat in einer solchen Menge, daß die Isocyanatzahl im Bereich von 80 bis 130 liegt, in Gegenwart von(D) üblichen Katalysatoren,(E) üblichen Silikonschaumstabilisatoren und(F) gegebenenfalls Wasser oder einer flüchtigen Flüssigkeit mit niederem Siedepunkt als Treibmittel,dadurch gekennzeichnet, daß man zusätzlich auf lOOGew.-Teile Komponente (A) 0,5 bis 10 Gew.-Teile mindestens einer Verbindung aus der Gruppe Ammoniumcarbonat, Ammoniumbicarbonat, Ammoniumcarbainat, Ammoniumbicarbonatcarbamat, Ammoniumeitrat und Natriumammoniumhydrogenphosphat mitverwendet.
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