DE4416623A1 - Zu harten Polyurethanschaumstoffen führende Mischungen - Google Patents

Zu harten Polyurethanschaumstoffen führende Mischungen

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Description

Es ist bekannt, Polyurethan-Ein- und -Zweikomponentenschaumstoffe herzustellen, indem man Mischungen von Polyolen, Schaumstabilisatoren, Weichmachern, Flammschutzmitteln, Beschleunigern und anderen Hilfsmitteln im Überschuß mit Di- und/oder Polyisocyanaten in Gegenwart von verflüssigten Treibgasen zu freien Isocyanatgruppen aufweisenden Präpolymeren umsetzt. Diese Reaktion erfolgt üblicherweise in Druckbehältern, z. B. in Aerosoldosen bzw. (für Zweikomponen­ tenschaumstoffe) in drucklosen Zweikammerbehältern.
Beim Austragen der zum Einkomponentenschaum führenden Mischung bläht die Reaktionsmasse durch Verdampfen des Treibmittels auf (Frothing). Durch Reaktion mit Feuchtigkeit (z. B. Umgebungsfeuchtigkeit) wird der fertige Schaumstoff erhalten. Dieser kann in vielfältiger Weise eingesetzt werden, z. B. für Füll- und Befestigungszwecke (z. B. für die Türzargenmontage). Im Falle der Ver­ wendung von Zweikomponentenschaumsystemen wird in der Regel die Mischung durch Umsetzung mit mindestens zwei aktive Wasserstoffatome aufweisende Verbindungen als Vernetzer ausgehärtet. Als Vernetzer kommen dabei z. B. Wasser und/oder organische Hydroxyl- und/oder Amino-Verbindungen in Frage.
Überraschenderweise wurde nun festgestellt, daß es durch Mitverwendung von speziellen Polyisocyanat-Präpolymeren gelingt, einerseits den Gehalt an mono­ merem Polyisocyanat niedrig zu halten (wie auch vom Gesetzgeber gefordert), und andererseits zu harten Polyurethanschaumstoffen mit für die Praxis ausreichenden Eigenschaften zu gelangen.
Gegenstand der Erfindung sind zu harten Polyurethanschaumstoffen führende, vorzugsweise in einem Druckbehälter vorliegende Mischungen enthaltend
  • a) Isocyanatgruppen aufweisende Präpolymere, erhältlich durch Umsetzung von Isocyanurat- und gegebenenfalls Urethangruppen aufweisenden Polyisocyanaten mit Verbindungen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanaten reaktionsfähigen Wasserstoffatomen vom Molekulargewicht 62 bis 10 000, wobei der Gehalt an monomerem Polyisocyanat im Präpolymer unter 2 Gew.-% beträgt,
  • b) an sich bekannte Hilfs- und Zusatzstoffe und
  • c) Treibmittel mit einem Siedepunkt unterhalb von 0°C/1013 hPa.
Erfindungsgemäß ist bevorzugt, daß
  • - der Gehalt an Isocyanuratgruppen im Präpolymer mindestens 3 Gew.-% beträgt,
  • - als Isocyanurat- und gegebenenfalls Urethangruppen aufweisendes Polyiso­ cyanat ein aliphatisches und/oder cycloaliphatisches Polyisocyanat ver­ wendet wird,
  • - als Isocyanurat- und gegebenenfalls Urethangruppen aufweisendes Polyiso­ cyanat Isophorondiisocyanat verwendet wird,
  • - als Isocyanurat- und gegebenenfalls Urethangruppen aufweisendes Polyiso­ cyanat Hexamethylendiisocyanat verwendet wird,
  • - als Isocyanurat- und gegebenenfalls Urethangruppen aufweisendes Polyiso­ cyanat eine Mischung aus einem aliphatischen und einem aromatischen Polyisocyanat verwendet wird,
  • - als Isocyanurat- und gegebenenfalls Urethangruppen aufweisendes Polyiso­ cyanat ein Toluylendiisocyanat verwendet wird, dessen Gehalt an Isocyanuratgruppen mindestens 3 Gew.-% beträgt,
  • - als Treibmittel Tetrafluorethan, Difluorethan, Dimethylether, Propan, Butan, Kohlendioxid, Distickstoffoxid, gegebenenfalls in Kombination, verwendet werden.
Die Erfindung betrifft auch harte Polyurethanschaumstoffe, erhältlich durch Aushärtung der erfindungsgemäßen Mischungen nach ihrem Austreten aus einem Druckbehälter durch Einwirkung von Feuchtigkeit ("Einkomponentenschaum­ stoffe") bzw. erhältlich durch Aushärtung der Mischungen durch Umsetzung mit reaktionsfähige Wasserstoffatome aufweisenden Verbindungen vom Molekular­ gewicht 18 bis 6 000 als Vernetzer ("Zweikomponentenschaumstoffe"). Diese Vernetzer sind an sich bekannt und sind beispielsweise Wasser oder organische Verbindungen von Ethylenglykol, Butandiol oder Trimethylolpropan.
Ausgangskomponenten für die erfindungsgemaß einzusetzenden Präpolymeren a) sind:
  • 1) Isocyanurat- und gegebenenfalls Urethangruppen aufweisende aliphatische, cycloaliphatische, araliphatische, aromatische und heterocyclische Polyiso­ cyanate. Die durch Isocyanurat- und gegebenenfalls Urethangruppen zu modifizierenden Ausgangsisocyanaten sind z. B. von W. Siefken in Justus Liebigs Annalen der Chemie, 562, Seiten 75 bis 136, beschrieben und sind beispielsweise solche der Formel Q(NCO)nin dern = 2-4, vorzugsweise 2 und 3,
    und
    Q einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 2-18, vorzugsweise 6-10 C-Atomen, einen cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 4-15, vorzugsweise 5-10 C-Atomen, einen aromatischen Kohlenwasserstoffrest mit 6-15, vorzugsweise 6-13 C-Atomen oder einen araliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 8-15, vorzugsweise 8-13 C-Atomen bedeuten, z. B. solche Polyisocyanate, wie sie in der DE-OS 28 32 253, Seiten 10-11, beschrieben werden. Besonders bevorzugt werden aliphatische und/oder cycloaliphatische Polyisocyanate, vorzugsweise Isophorondiisocyanat und Hexamethylendiisocyanat, ferner z. B. das 2,4- und/oder 2,6-Toluylendi­ isocyanat, sowie Gemische von aliphatischen und/oder cycloaliphatischen Polyisocyanaten mit aromatischen Polyisocyanaten, in denen die aro­ matischen Polyisocyanate vorzugsweise zu weniger als 60 Gew.-% im Gemisch vorliegen.
  • 2Diese Polyisocyanate werden in an sich bekannter Weise in Isocyanurat- und gegebenenfalls Urethangruppen aufweisende Polyisocyanate über­ geführt, wobei der Gehalt an Isocyanuratgruppen vorzugsweise mindestens 3 Gew.-% betragen soll.
  • 2) Verbindungen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanaten reaktionsfähigen Wasserstoffatomen von einem Molekulargewicht in der Regel von 62-10.000. Hierunter versteht man neben Aminogruppen, Thiogruppen oder Carboxylgruppen, vorzugsweise Hydroxylgruppen aufweisende Verbindun­ gen, insbesondere 2 bis 8 Hydroxylgruppen aufweisende Verbindungen, speziell solche vom Molekulargewicht 100 bis 6000, vorzugsweise 2000 bis 6000, z. B. mindestens 2, in der Regel 2 bis 8, vorzugsweise aber 2 bis 6, Hydroxylgruppen aufweisende Polyether und Polyester und/oder modifizierte Pflanzenöle sowie Polycarbonate und Polyesteramide, wie sie für die Herstellung von homogenen und von zellförmigen Polyurethanen an sich bekannt sind und wie sie z. B. in der DE-OS 28 32 253, Seiten 11-18, beschrieben werden. Bevorzugte Polyether sind solche auf Basis von TMP oder Sucrose.
  • Weitere derartige Ausgangskomponenten sind Hydroxylgruppen und/oder Aminogruppen und/oder Thiolgruppen und/oder Carboxylgruppen auf­ weisende Verbindungen, vorzugsweise Hydroxylgruppen und/oder Amino­ gruppen aufweisende Verbindungen, die üblicherweise als Kettenverlänge­ rungsmittel oder Vernetzungsmittel dienen. Diese Verbindungen weisen in der Regel 2 bis 8, vorzugsweise 2 bis 4, gegenüber Isocyanaten reak­ tionsfähige Wasserstoffatome auf. Beispiele hierfür werden in der DE-OS 28 32 253, Seiten 19-20, beschrieben.
  • Die Präpolymeren werden in an sich bekannter Weise hergestellt. Sie weisen in der Regel einen NCO-Gehalt von 2 bis 25 Gew.-% auf.
  • Die in der erfindungsgemäßen Mischung enthaltenen Hilfs- und Zusatz­ mittel b) sind z. B.
    • - Katalysatoren der an sich bekannten Art,
    • - oberflächenaktive Zusatzstoffe, wie Emulgatoren und Schaum­ stabilisatoren, wobei siliciumorganische Schaumstabilisatoren bevor­ zugt sind. Sie werden in der Regel in einer Menge von 1-5 Gew.-%, bezogen auf Präpolymer a), eingesetzt.
    • - Weichmacher, Zellregler der an sich bekannten Art wie Paraffine oder Fettalkohole oder Dimethylpolysiloxane, Pigmente, Farbstoffe, Flammschutzmittel der an sich bekannten Art, z. B. Trikresylphos­ phat, ferner Stabilisatoren gegen Alterungs- und Witterungseinflüsse und gegebenenfalls fungistatisch und bakteriostatisch wirkende Substanzen sowie Füllstoffe.
  • Diese Hilfs- und Zusatzstoffe werden beispielsweise in der DE-OS 27 32 292, Seiten 21-24, beschrieben.
  • Weitere Beispiele von gegebenenfalls erfindungsgemäß mitzuverwendenden oberflächenaktiven Zusatzstoffen und Schaumstabilisatoren sowie Zellreglern, Reaktionsverzögerern, Stabilisatoren, flammhemmenden Substan­ zen, Weichmachern, Farbstoffen und Füllstoffen sowie fungistatisch und bakteriostatisch wirksamen Substanzen sowie Einzelheiten über Verwen­ dungs- 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 103-113 beschrieben.
  • Als Treibmittel c), die einen Siedepunkt von unter 0°C/1013 hPa auf­ weisen und gegebenenfalls im Druckbehälter verflüssigt und/oder gasförmig vorliegen, seien beispielsweise genannt:
    Tetrafluorethan, Difluorethan, Dimethylether, Propan, Butan, Kohlendioxid, Distickstoffoxid.
Der fertige harte Polyurethanschaumstoff kann für Füllzwecke, z. B. zwischen Fensterrahmen und Mauerwerk, für Mauerdurchbrüche und Befestigungszwecke, z. B. für die Türzargenmontage, eingesetzt werden.
Beispiele
Über geeignete Dosiereinrichtungen wurden die zur Präpolymerbildung vorge­ mischten Komponenten I und II in trockene Aerosoldosen gegeben.
Abschließend wurde in die Dosen die erforderliche Menge an Treibmittel (Tetra­ fluorethan) eingefüllt.

Claims (10)

1. Zu harten Polyurethanschaumstoffen führende, vorzugsweise in einem Druckbehälter vorliegende Mischungen enthaltend
  • a) Isocyanatgruppen aufweisende Präpolymere, erhältlich durch Um­ setzung von Isocyanurat- und gegebenenfalls Urethangruppen auf­ weisenden Polyisocyanaten mit Verbindungen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanaten reaktionsfähigen Wasserstoffatomen vom Molekulargewicht 62 bis 10 000, wobei der Gehalt an monomerem Polyisocyanat im Präpolymer unter 2 Gew.-% beträgt,
  • b) an sich bekannte Hilfs- und Zusatzstoffe und
  • c) Treibmittel mit einem Siedepunkt unterhalb von 0°C/1013 hPa.
2. Zu harten Polyurethanschaumstoffen führende Mischungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Isocyanurat- und gegebenenfalls Urethangruppen aufweisendes Polyisocyanat ein solches verwendet wird, das einen Gehalt von Isocyanuratgruppen von mindestens 3 Gew.-% aufweist.
3. Zu harten Polyurethanschaumstoffen führende Mischungen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Isocyanurat- und gegebenenfalls Urethangruppen aufweisendes Polyisocyanat ein aliphatisches und/oder cycloaliphatisches Polyisocyanat verwendet wird.
4. Zu harten Polyurethanschaumstoffen führende Mischungen nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Isocyanurat- und gegebenenfalls Urethangruppen aufweisendes Polyisocyanat Isophorondiisocyanat verwendet wird.
5. Zu harten Polyurethanschaumstoffen führende Mischungen nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Isocyanurat- und gegebenenfalls Urethangruppen aufweisendes Polyisocyanat Hexamethylendiisocyanat verwendet wird.
6. Zu harten Polyurethanschaumstoffen führende Mischungen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Isocyanurat- und gegebenenfalls Urethangruppen aufweisendes Polyisocyanat eine Mischung aus einem aliphatischen und einem aromatischen Polyisocyanat verwendet wird.
7. Zu harten Polyurethanschaumstoffen führende Mischungen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Isocyanurat- und gegebenenfalls Urethangruppen aufweisendes Polyisocyanat Toluylendiisocyanat verwendet wird, dessen Gehalt an Isocyanuratgruppen mindestens 3 Gew.-% beträgt.
8. Zu harten Polyurethanschaumstoffen führende Mischungen nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Treibmittel Tetrafluorethan, Difluorethan, Dimethylether, Propan, Butan, Kohlendioxid, Distickstoff­ oxid, gegebenenfalls in Kombination, verwendet werden.
9. Harte Polyurethanschaumstoffe, erhältlich durch Aushärtung der Mischun­ gen gemäß Anspruch 1 bis 8 nach ihrem Austreten aus einem Druck­ behälter durch Einwirkung von Feuchtigkeit.
10. Harte Polyurethanschaumstoffe, erhältlich durch Aushärtung der Mischun­ gen gemäß Anspruch 1 bis 8 durch Umsetzung mit reaktionsfähige Wasser­ stoffatome aufweisenden Verbindungen vom Molekulargewicht 18 bis 6000 als Vernetzer.
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