DE2647416C3

DE2647416C3 - Verfahren zur Herstellung eines flammfesten, keinen Rauch entwickelnden und nicht schrumpfenden Polyurethanschaumstoffs

Info

Publication number: DE2647416C3
Application number: DE2647416A
Authority: DE
Inventors: Takashi Iruma Saitama Ohashi; Akira Higashi-Murayama Tokio/Tokyo Suzuki
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1975-10-24
Filing date: 1976-10-20
Publication date: 1985-06-05
Also published as: US4076654A; JPS574650B2; DE2647416A1; GB1499283A; JPS5251497A; DE2647416B2

Description

dadurch gekennzeichnet, daß man zusätzlich auf lOOGew.-Teile Komponente (A) 0,5 bis lOGew.-Teile mindestens einer Verbindung aus der Gruppe Ammoniumcarbonat, Ammoniumbicarbonat, Ammoniumcarbamat, Ammoniumbicarbonatcarbamat, Ammoniumeitrat und Natriumammoniumhydrogenphosphat mitverwendet.

Polyurethanschaumstoffe sind aufgrund ihrer charakteristischen Eigenschaften als Auflagen- und Kissenbzw. Polstermaterial für Möbel, in Kraftfahrzeugen, Flugzeugen und Schiffen, in der Bekleidunpsindustrie und im Bauwesen weit verbreitet. Sie sollen in zunehmendem Maße nicht entflammbar sowie rauchbe- 4η ständig 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 enthakenden Verbindungen, Antimonoxid und andere Metalloxide od^r von reaktiven Flammschutzmitteln, vor. Es ist auch allgemein bekannt, Polyurethanschaumstoffe durch Einarbeiten einer Ringstruktur, beispielsweise einer lsocyanuratringstruktur 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. bo

Weiterhin ist aus der DE-OS 25 13 741 ein Verfahren zur H stellung 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 JOOO 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 D-1692-59T) eingestuft Gemäß einer weiteren Ausbildungsform werden dieser Rezeptur noch geringe Mengen eines halogenieren 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 Poiyhydroxyverbindung hergestellt werden, ist aber das Schrumpfen nach dem Aufschäumen infolge der Bildung eines Anteils an geschlossenen Zellen. Vor aliem 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 »Quet schen« und chemisch, indem ein zellenöffnendes Mittel, sogenannte »Zellenöffner«, mit dem Schaumgemisch angesetzt wird. Für das erstere mechanische Verfahren werden großräumige Anlagen und Vorrichtungen benötigt, und die Reaktionsbedingungen müssen sorg fältig ausgewählt werden; beim zweiten Verfahren werden beim Aufschäumen heterogene Zellen gebildet, 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 Polyurethanschaumstoffen, 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.

Die Mitverwendung von Ammoniumcarbonat, Ammoniumbicarbonat und ganz allgemein Ammoniumsalzen bei der Herstellung von Schaumstoffen ist an sich bekannt. Entsprechend der DE-AS 10 43 630 wird zum Flammfestmachen von Schaumstoffen eine auf den Neutralpunkt eingestellte Mischung von Ammoniumhalogeniden, ein leicht schmelzbares schwach alkalisches anorganisches Salz, wie Ammoniumbicarbonat, und ein geringer Anteil einer als Weichmachungsmittel für Polyurethane gebräuchlichen, schwer brennbaren Verbindung verwendet. Nach der DE-PS 9 13 474 wird Ammoniumcarbonat als Treibmittel bei der Schaumherstellung verwendet, ebenso wie gemäß BE-PS 6 39 816 und DE-OS 20 49 472 Ammoniumbicarbonat als Treibmittel dient. Gemäß letztgenannter Druckschrift und DE-OS 21 61 690 wird bei der Schaumherstellung außerdem Ammoniumsulfat zugesetzt, um die Flammwidrigkeit der Polyurethanschaumstoffe zu erhöhen. Gemäß DE-PS 9 15 033 wird Ammoniumphosphat als Brandschutzmittel verwendet. Diese Salze besitzen eine feuerhemmende und rauchgashemmende Wirkung, auf die auch ganz allgemein in DE-OS 23 59 609 hingewiesen wird. In der US-PS 30 72 582 heißt es, daß bei Verwendung von Ammoniak als Treibmittel unbefriedigende Polyurethanschaumstoffe erhalten werden.

Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur

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Herstellung eines flammfesten, keinen Rauch entwikkelnden und nicht schrumpfenden Polyurethanschaumstoffs durch Umsetzung

(A) eines Polyether-, Polyester- oder Polyätheresterpolyols mit. endständigen OH-Gruppen und einem Molekulargewicht von 1000 bis 10 000,

(B) eines mehrwertigen aliphatischen 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 Silikonschaumsiabiüsatoren und

(F) gegebenenfalls Wasser oder einer flüchtigen Flüssigkeit mit niederem Siedepunkt als Treibmittel.

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 das Schrumpfen des flexiblen Polyurethanweichschaumes zu verhindern, vor allem nicht in Zusammenhang mit der erfindungsgemäß angewandten speziellen Rezeptur.

Eine Anregung dafür, Ammoniumverbindungen dafür einzusetzen, daß aus den obigen Komponenten (A) bis (F) hergestellte Schäume nicht schrumpfen, ist dem obigen Stand der Technik nicht zu entnehmen. Vielmehr mußte der Fachmann aufgrund des Standes der Technik davon ausgehen, daß bei der Mitverwendung der erfindungsgemäß vorgesehenen Ammoniumsalze entweder nur die flammfesten Eigenschaften der Schaumstoffe weiter erhöht werden oder daß die Verbinduri_t°n eine zusätzliche Treibwirkung hervorrufen.

Das erfindungsgemäße Verfahren führt zu einem flammfesten, nichtrauchenden und nicht geschrumpften flexiblen Polyurethanschaumstoff, ohne daß bei der Herstellung Flammschutzmittel, wie Phosphor und Halogen enthaltende Verbindungen, eingesetzt werden. Die ausgezeichneten allgemeinen physikalischen 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 verwenJete 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 rr.ii nur sehr wenig Aminkatalysator durchgeführt 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 Plattenform für Polstermaterial, Stoßdämpfer, Möbel und Wärmeisolierung für Rohre; weiterhin kann der Schaumstoff als Laminat ausgebildet sein oder durch Sprühschäumen verarbeitet werden so daß der Schaumstoff als wärmeisolierende Wand Anwendung Findet; schließlich 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, Ammoniumcarbamat, Ammoniumbicarbonatcarbamat, Ammoniumcitrat und Natriumammoniumhydrogenphosphat entwickeln beim Erhitzen CO2 und Ammoniakgas oder Ammoniak und Wasser sowie das Natriumammoniumhydrogenphosphat CO2. Ammoniak und Wasser besitzen 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 der Schäumstufe und hindert außerdem in ausgezeichneter Weise den erhaltenen Schaumstoff am Schrumpfen. Di-J genannten Ammoniumverbindungen wirken sowohl als Katalysator als auch als Treibmittel unter Bedingungen der exothermen Reaktion der Schäumstufe und hatten weiterhin den ausgezeichneten Effekt, daß der erhaltene Polyurethanschaumsstoff 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 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-Hexaniriol, 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 Wasserstoff-

>me enthaltenden Initiatoren erhalten worden sind. A:<; Polyesterpolyole kommen solche Verbindungen in F^age, die durch Polykondensationsreaktionen von mehrbasischen Säuren, wie Adipinsäure, Bernsteinsäure, Maleinsäure und Phthalsäure, mit aktive Sauerstoffatome enthaltenden Initiatoren, wie Äthylenglykol, Propylenglykol unci b^tylenglykol, 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 halbstar-

re Polyurethanschaumstoffe wird ein Molekulargewicht von 1000 bis 6000 und eine OH-ZahJ von 20 bis 170 mg KOH/g gewählt Bevorzugt werden Polyätherpolyole als Komponente (A), insbesondere Pol f(oxyalkylen)polyole, wie Poly(oxypropylen)triol oder Poly(oxyäthylenoxypropylen)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 Additionspolymeriiation von Äthylenoxid oder Propylenoxid an Giycerin 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.

Bevorzugte Verbindungen sind Glycerin, Trimethylolpropan und 2-Amino-2-äthyI-l,3-propandioi.

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 Äquivalenigewichtsverhältnis 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 worden im Hinblick auf niedere Kosten und Brauchbarkeit bevorzugt. Das Toluoldiisocyanat kann roh eingesetzt werden. Weitere brauchbare Polyisocyanate sind

Diphenylmethandiisocyanat,
Chlorphenyl-2,4-diisocyanat,
p-Phenylendiisocyanat.
Xyloldiisocyanat und
Polymethylenpolyphenylisocyanat,

die gegebenenfalls auch im Gemisch miteinander oder mit Toluoldiisocyanat zur An wendung 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 Triethylendiamin, Triethylamin, NMethylmorpholin, N-Äthylmorpholin, Tetramethylbui^ndiamin, Pentamethyldiäthylentriamin und Bis-(jS-dirr^thylaminoäthyl)-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 Silikonschaumstabi-ο lisators sind nicht begrenzt, solange das angestrebte Ziel erreicht wird. Allgemein wird mit O.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 mehr als 5,0 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile Komponente (A), eingesetzt.

Die Herstellung der Polyurethanschaumstoffe erfolgt in a,n sich bekannter Weise mit Hilfe entweder des Einstufenverfahrens, bei dem das Polyisocyanat zu einem homogenen Gemisch aus Komponente (A), Katalysator, Schaumstabilisator und den anderen Zusätzen gegeben und das Gemisch aufgeschäumt wird, oder nach dem sogenannten Prepolymerverfahren, bei dem ein Teil oder die Gesamtmenge an Komponente (A) zunächst mit d*r 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 Polyhydroxyverbindung, durch Verändern der Zusatzmenge an Ammoniumverbindung oder durch Auswahl der Art des Polyols und des Polyisocyanats, so daß flexible und halbstarre Polyurethanschaumstoffe erzeugt werden können.

Die Beispiele dienen zur näheren Erläuterung der Erfindung. Sofern nichts anderes angegeben, beziehen so sich »Teile« auf das Gewicht.

Beispiel 1

Zu 100 Teilen Poly(oxypropylen)tnol auf Basis von Glycerin mit einem Molekulargewicht (Zahlenmittel) von etwa 3000 und einer OH-Zahl von 56 wurden allmählich 4,4 Teile (1 Äquivalent, bezogen auf das OH-Gruppenäquivalent des Triols) Trimethylolpropan, gelöst in 3,0 Teile Wasser, 0,2 Teile Zinn(ll)-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-Isomer/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 geschrumpfter Schaumstoff mit gleichförmigen Zellen, die im wesentlichen alle offene Zellen waren, mit nur einem ganz geringen Anteil an geschlossenen Zellen. Eine Nachbehandlung, wie Quet- <■ hen, war nicht erforderlich, um die Schaumstruktur

jfrechtzuerhalten. Die Brennstrecke dieses Polyrrethanschaumstoffes betrug 30 mm beim Brenntest nach ASTM D-1692-59T; der Schaumstoff zeigte weiterhin aufgezeichnete selbstverlöschende Eigenschaften. Die ailgemeinen physikalischen Eigenschaften wurden entsprechend den japanischen Standardtests JILK.6301 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.

20 Vergleichsbeispiel 1

Es wurde wie im Beispiel 1 verfahren mit der Abwandlung, daß kein Ammoniumbicarbonat eingesetzt und als Aminkatalysator 0,1 Teil Triäthylendiamin verwendet wurde. Die Cremezeit und die Steigzeit betrugen 16 bzw. 150 Sekunden; gleichmäßige Blasen wurden nicht beobachtet.

Der Schaum 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 Quetschen, 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 Brenntest. Die Dichte des Schaumstoffs betrug 0,030 g/cm³, seine Härte 7,5 kg, seine Zugfestigkeit 0,94 kg/cm², seine Dehnung 130% und seine Reißfestigkeit 0,48 kg/cm.

Der Vergleich beider Beispiele zeigt, daß die erfindungsgemäß verwendete Ammoniumverbindung sich als ein sehr wirksamer Katalysator erwies, vergleichbar mit einem üblichen Aminkatalysator, und gleichzeitig in bemerkenswerter Weise das Schrumpfen des Schaumes verhinderte. Außerdem wurden durch das erfindungsgemäße Verfahren die allgemeinen physikalischen Eigenschaften des Schaumstoffes nicht beeinträchtigt, der vor allem eine geringe Dichte und verbesserte Dehnung aufwies.

Beispiele 2 bis 4

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt mit der Abwandlung, daß anstelle von Ammoniumbicarbonat Ammoniumcarbamat, Ammoniumcarbonat oder Natriumammoniumhydrogenphosphat eingesetzt wur den. Alle erhaltenen Polyurethanschaumstoffe erwiesen sich als schrumpffeste Weichschaumstoffe mit gutem Zellgefüge und im wesentlichen offenen Zellen.

In der Tabfl.e I sind die Bedingungen für das Schäumverfahren und die Ergebnisse des Brenntestes zusammengefaßt.

Tabelle I

	Beispiel 2	Beispiel 3	Beispiel 4
	Ammoniumverbindung
	Ammonium·	Ammonium	Natrium-
	carbamat	carbonat	ammonium-
			hydrogen-
			phosphat
Schaumverhalten
Cremezeit, Sek.	7	5	20
Steigzeit, Sek.	100	60	!65
Gleichmäßige Blasen	vorhanden	vorhanden	vorhanden
Schrumpfen	—	—	—
Brenntest
Brennstrecke, mm	27	26	31
Beurteilung	selbstverlöschend	selbsi -erlöschend	selbst
			verlöschend

Beispiel 5

Es wurde wiederum gemäß Beispiel ! gearbeitet mit der Abwandlung, daß 55,6 Teile handelsübliches Toluoldiisocyanatgemisrb (NCG-Zahl i Ul) und 0,1 Teil eines Aaiinkatalysators, eines Gemisches aus Bis-(/?-dimethylaminoäthyl)-äther und Dipropylenglykol (70:30), zugegeben wurden. Die Cremezeit betrug 14 Sekunden, die Steigzeit 115 Sekunden; es wurden gleichmäßige Blasen entwickelt Der erhaltene Polyurethanschaumstoff war ein flexibler, nicht geschrumpfter 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 0,38 kg/cm.

Beispiele 6 und 7

Das allgemeine Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde wiederholt mit der Abwandlung, daß anstelle von

Trimethyloipropan 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 IH zusammengefaßt.

Tabelle II

	Beispiel 6	Beispiel 7	niedermolekulare	niedermolekulare
	Polyhydroxyl verbindung	Polyhydroxylver- bindung mit einer
	Glycerin	Esterbindung¹)
		10,1 Teile

	3,0 Teile	20
		151
Schaumverhalten	19	vorhanden
Cremezeit, Sek.	113
Steigzeit, Sek.	vorhanden	-
Gleichmäßige
Blasen	-	38
Schrumpfen		selbstver
Brenntest	42	löschend
Brennstrecke, mm	Sclbstvcr-
Beurteilung	löschend

') Erhalten durch Umsetzen von 1 Mol Trimethyloipropan mit 3 Mol Glykolsäure.

Tabelle IH

Betspiel 6 Beispiel 7

Physikalische Eigenschaften

des Schaumstoffs

Dichte, g/cm* 0,0265 0,0301

Härte, kg 4,4 4,8

Zugfestigkeit, kg/cm² 0,63 0,70

Dehnung, % 170 150

Reißfestigkeit, kg/cm 0,54 0,60

Beispiel 9

10 Es wurde wieder wie in Beispiel 1 gearbeitet mit der Abwandlung, daß ein Poly(oxypropylen-oxyäthylen)triol auf Basis von Glycerin mit einem Molekulargewicht (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 erhaltene Polyurethanschaumstoff war ein nichtgeschrumpfter 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.

20

25

30

35

40

45

Beispiel 8

50

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.

60

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Claims

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 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,