DE953561C

DE953561C - Verfahren zur Herstellung von Schaumkoerpern auf Polyester-Isocyanatbasis

Info

Publication number: DE953561C
Application number: DEF14136A
Authority: DE
Inventors: Herbert Barth; Dr Franzkarl Brochhagen; Dr Helmut Freytag; Dr Hans Holtschmidt
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1954-03-11
Filing date: 1954-03-11
Publication date: 1956-12-06

Description

Verfahren zur Herstellung von Schaumkörpern auf Polyester-Iso cyanatb asis Die Herstellung von Schaumstoffen auf Polyester-Isocyanat-Basis ist bekannt.-Die zur Erzeugung der Poren erforderliche Gasmenge wurde bisher auf zwei Wegen erhalten. Entweder werden solche kurzkettigen Polyester, welche COOH-Endgruppen besitzen, mit Diisocyanaten umgesetzt, wobei unter C 02-Abspaltung und Bildung von Carbonamidgruppen eine Molekülvergrößerung und anschließende Vernetzung erfolgt. Nach einem zweiten Verfahren geht man von Polyestern aus, welche OH-Endgruppen besitzen, und bewirkt die Entwicklung der erforderlichen Gasmenge durch Zusatz entsprechender Mengen Wasser, welches bei Isocyanatzugabe ebenfalls unter CO2-Entwicklung und Ausbildung von Harnstoffbrücken reagiert.
Nach den beiden bekannten Verfahren wird also nicht nur zur Kettenverlängerung und Vernetzung der Polyester, sondern auch zur Erzeugung des Treibgases das Diisocyanat benötigt, und zwar wird pro Mol - C 02 ein Äquivalent Isocyanat verbraucht.
Namentlich zur Erzielung niedriger Raumgewichte ist die für die Gasentwicklung zusätzlich benötigte Isocyanatmenge erheblich.
Es wurde nun gefunden, daß die für die Herstellung des Treibgases erforderliche Isocyanatmenge eingespart bzw. reduziert werden kann, wenn man zur Gasentwickltulg unter Zusatz von Substanzen arbeitet, welche bei Temperaturen bis zu I50° leicht Formaldehyd abspalten.
Die Voraussetzungen, die - bedingt durch die derzeit übliche Technik auf dem Gebiet der Schaumstoffherstellung -- an die Formaldehyd abspaltenden Stoffe gestellt werden müssen, sind vor allem gute Verträglichkeit bzw. Löslichkeit mit den Polyestern sowie relativ leichte thermische Spaltbarkeit. Die Abspaltung des Formaldehyds muß bei einer Temperatur erfolgen, die während der exotherm verlaufenden Reaktion zwischen Polyester und Isocyanat erreicht wird.
Weitere wünschenswerte Voraussetzungen sind eine möglichst große Formaldehydkonzentration im Molekül des Treibmittels sowie technisch leicht gewinnbare und billige Produkte.
Es ist bekannt, hochmolekulare Produkte, z. B. isocyanatmod,fizierte Polyester, mit Formaldehyd oder Formaldehyd abspaltenden Substanzen in der Hitze zu härten. Dabei tritt durch Reaktion des Formaldehyds mit Urethan- oder Harnstoffgruppen eine Vernetzung und damit Verfestigung des hochmolekularen Gebildes ein. Ein derartiger Effekt ist in vorliegendem Fall nur in ganz untergeordnetem Maße zu beobachten. Da Formaldehyd weder mit dem als Ausgangsmaterial dienenden Polyester noch mit dem Diisocyanat reagiert, ist aus dem auftreihenden Reaktionsgemisch der größte Teil Formaldehyd zusammen mit dem gleichzeitig gebildeten Kohlendioxyd gasförmig entwichen, ehe eine genügende Menge Urethan- oder Harnstoffgruppen gebildet ist, welche mit Formaldehyd unter Vernetzung und Härtung reagieren könnte.
Formaldehyd abspaltende Substanzen, die sich für das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung eignen, sind z. B. Dimethylolthiobarnstoff, Dimethyloläthylenthioharnstoff, Dimrethylolharnstoff, Hexamethylolme]amin und 2, 6-Dimethylol-o-kresol und 3, 6-Dimethylol-o-kresol. Es lassen sich aber auch Methylolverbindengen von Carbonsäureazmiden, Sulfamiden und Ketonen als Formaldehyd abspaltende Substanzen anwenden. Schließlich kommt auch Paraformaldehyd für das erfindungsgemäße Verfahren in Frage.
Als besonders günstig haben sich wegen ihrer guten Löslichkeit in den in Betracht kommenden Polyestern Verbindungen vom Typ des Dimethylolthioharnstoffs und der Dimethylolkresole als Formaldehydabspalter für das neue Verfahren erwtesen.
Im einzelnen geht man zur Erzeugung der Schaumstoffe gemäß der Erfindung so vor, daß man in dem Polyester vor Zugabe des Isocyanats- den Formaldehydabspalier löst bzw. homogen verteilt.
Nach Beimengung des Diisocyanats erfolgt dann unter Wärmeentwicklung die Kettenverlängerung und Vernetzung und gleichlaufend der Zerfall des Treibmittels.
Man kann auoh so vorgehen, daß das Treibmittel mit geeigneten Füllstoffen wie KieseLkrei,de, Kieselsäure-Aerogel usw. vermischt dem Polyester zugesetzt wird. Ferner ist es möglich, durch Zugabe wesentlich kleinerer Mengen Wasser als nach dem bisherigen Verfahren bzw. unter Zusatz von konzentrierten wäßrigen Lösungen der Treibmittel zu arbeiten. Die Isocyanatmenge wird dementsprechend reduziert.
Arbeitet man bei der Herstellung der Schäume in der Wärme, so ist naturgemäß die Gasausbeute wesentlich höher und dementsprechend die Isocyanateinsparung noch größer. Im allgemeinen lassen sich schon durch Zusatz von 3 bis 10 Io% der Formaldtehydabspalter die nach den übrigen Verfahren erhältlichen Raumgewichte erzielen. Die Ersparnis an Isocyanat beträgt hierbei bis zu 25 010.
Geht man von vorgewärmtem Polyester aus, so ist der Isocyanatbedarf noch - wesentlich geringer.
Die physikalischen Eigenschaften der erfindungs. gemäß hergestellten Polyesterschäume, wie Wärmestandfestigkeit, Wasserlagerung, Druckfestigkeit, Schlagbiegefestigkeit, Gleichmäßigkeit der Porenbildung usw., sind die gleichen wie die der bisher erhaltenen Produkte.
Hervorzuheben ist ferner, daß sich die Zerfallsprodukte der Formaldtehydabspalter in den Polyesterschaum einbauen und keinerlei physiologische Nebenwirkungen zeigen.
Günstig erscheint eill gewisser Aktivierungseffekt der Formaldehyd abspaltenden Stoffe auf die Reaktion zwischen Polyester und Isocyanat.
Eine zusätzliche Geruchsbelästigung durch den freiwerdenden Formaldehyd ist auch während des Schäumvorganges nicht zu verzeichnen. Die Schäume sin1d nach kürzester Zeit frei von Geruch nach Formaldehyd.
Beispiel 1 So Gewichtsteile eines Polyesters aus Phthalsäure, Adipinsäure und Hexantriol werden mit 20 Gewichtsteilren eines Polyesters aus Adipinsäure, I, 3-Butylenglykol und Hexantriol sowie mit 10 Gewichtsteilen KieseLkreide vermischt. In diese Mischung werden bei etwa 500 6 Gewichtsteile Dimethylolthioharnstoff eingerührt und 1 Gewichtsteil eines Esteramins aus Adipinsäure und Diäthyläthanolamin. Nach dem Erkalten setzt man mit 45 Gewichtsteilen Toluylendiisocyanat um und erhält einen Hartschaumstoff vom Raumgewicht go kg/m3. Zur Erzielung des gleichen Raumgewichtes unter Zugabe von Wasser wären 50 Ge wichtsteile Toluylendiisocyanat erforderlich gewesen.
Beispiel 2 110 Gewichtsteile des in Bespiel 1 beschriebenen Polyester-Füllstoff-Gemsches werden mit 6 Gewichtsteilen N, N'-Dimethylolimidazolyl-2-thion und 1 Gewichtsteil des in Beispiel 1 genannten Esteramins bei etwa 500 vermischt. Nach der Umsetzung mit- 44 Gewichtsteilen Toluylendii-socyanat wird ein Hartschaurnstoff vom Raumgewicht 150 kg/m8 erhaltern.
Beispiel 3 110 Gewichtsteile des Polyester-Füllstoff-Gemisches wie unter I werden bei etwa 70" mit 6 Gewichtsteilen Dimethylol-p-kresol und I Gewichtsteil Esteramin vermischt. Die erhaltene Mischung wird mit 45 Gewichtsteilen Toluylendiisocyanat um- gesetzt. Man erhält einen Hartschaumstoff vom Raumgewicht So kg/m1. Das gleiche Raumgewicht wäre bei Anwendung von Wasser nur mit mindestens 55 Gewichtsteilen Toluylendiisocyanat zu erzielen.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Schaumkörpern auf Polyester- Isocyanat-Basis, dadurch gekennzeichnet, daß monomere Methylolverbindungen, welche bei Temperaturen bis zu 1500 gasförmigen Formaldehyd abspalten, oder Paraformaldehyd neben eine Kohlendioxyd-Entwicklung auslösenden Diisocyanaten als Treibmittel verwendet werden.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 733 530; britische Patentschrift Nr. 580 524.