WO1997020876A1 - Rapid-foaming foam for prefabricated system building - Google Patents

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WO1997020876A1
WO1997020876A1 PCT/EP1996/005283 EP9605283W WO9720876A1 WO 1997020876 A1 WO1997020876 A1 WO 1997020876A1 EP 9605283 W EP9605283 W EP 9605283W WO 9720876 A1 WO9720876 A1 WO 9720876A1
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WO
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polyol
component system
water
groups
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PCT/EP1996/005283
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French (fr)
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Henning Kaaber
Hans Ole Larsen
Ture Kindt-Larsen
Inge Holmskov
Bent Von Scholten
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Rathor Ag
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Publication date
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    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
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    • C08G18/16Catalysts
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    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
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    • C08G18/09Processes comprising oligomerisation of isocyanates or isothiocyanates involving reaction of a part of the isocyanate or isothiocyanate groups with each other in the reaction mixture
    • C08G18/092Processes comprising oligomerisation of isocyanates or isothiocyanates involving reaction of a part of the isocyanate or isothiocyanate groups with each other in the reaction mixture oligomerisation to isocyanurate groups
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    • C08G2110/0083Foam properties prepared using water as the sole blowing agent

Definitions

  • the invention relates to an improved and fast-foaming urethane foam which is set fire-retardant.
  • the invention relates to an improved reactive two-component urethane-isocyanurate-type foam which results from the reaction of a polyol with an isocyanate.
  • the foam is particularly suitable for assembly work in the construction industry.
  • the invention further relates to the use of the foam in assembly work, in particular in the construction industry, for example for frames made of, for example, pine for windows and doors, and to solid structures, such as masonry.
  • Such foam also has other uses, for example as packaging foam, molding compound and the like.
  • foams based on polyurethane for fixing the frames, for example, concrete walls are used.
  • foams for a conventional door frame, up to 6 portions of foam are required, which is introduced into the joint between the frame and the wall and foams there, so that good contact is produced between the two parts, whereupon the foam masses become egg harden hard dimensionally stable material that fixes the frame.
  • the foams can also be used to close wall openings for cables and pipes, as well as for insulation and insulation purposes.
  • Such assembly foams can be present as a one-component system (1K), which is based on an isocyanate-terminated prepolymer and usually contains plasticizers, blowing agents, catalysts and foam stabilizers, and possibly further additives.
  • the hardening is based on the reaction between the terminal isocyanate groups and water removed from the environment.
  • 1.5K systems can also be used which consist of an isocyanate-terminated prepolymer, a separate, small amount of glycol and blowing agent.
  • two-component foams (2K) are used, which are produced by mixing the liquid components, an isocyanate and a reactive polyol in the presence of a blowing agent, catalyst and foam-stabilizing silicones and possibly other additives.
  • Two-component foams for assembly work are usually handled in pressure-resistant containers, for example aluminum aerosol containers charged with propellant gas under pressure or packaging with a cylindrical chamber, the two components having to be kept separate from one another before use.
  • This can be done by using two separate containers in parallel, but also by, for example, introducing one component into an outer container and the second component into an inner container arranged in this outer container, this second container being affected by external influences in the outer container can be opened.
  • the content of the second container then mixes with that of the first container and leads to the desired reaction.
  • the valve of the outer container is opened, the foam exits through the valve under the pressure of the propellant in the container.
  • cartridge systems are known in which the two components are guided from two adjacent cartridges with the aid of pistons and a mixing head and are applied via an application system, such as a spray gun or joint gun.
  • the mixture After the reactive components have first been mixed, the mixture must be applied to the place of use, where it solidifies, sets and develops its adhesive effect.
  • a quick-curing foam is desired, so that the time during which the mounting part must be supported remains short.
  • a foam is desirable that expands to full size, in which it then solidifies
  • a typical disadvantage of commercial foam systems is that the mixture remains free-flowing for too long and that it takes too long until the foam is fully expanded and thereby becomes "self-supporting".
  • the foam formed partially flows out of the frame and has to be cut away after curing.
  • the assembly foams currently on the market are generally of the urethane type (PUR) and typically have an NCO excess of 5 to 10%. This value is somewhat higher for hybrid isocyanate foams (PUR / PIR). Pure isocyanurate foams (PIR) with a low content of urethane groups are known for insulating purposes because of their good fire-retardant properties. They are processed into blocks or plates, there being no special requirements for the foaming time and the curing time and their relationship to one another.
  • cream time ⁇ se time and tack free time are used below. This is generally understood to mean the time from mixing the product to
  • a process for the production of CFC / water-driven hard PUR / PIR foams which can be used as a dam material.
  • Mainly a polyester polyol is used as the polyol component, the NCO / OH ratio being essentially between 2: 1 and 5: 1.
  • the catalyst system consists of a) a tertiary amine and b) an organic alkali metal salt. The formation of urethane is temporarily delayed by the organic alkali metal salt of the initiator system, while at the same time the tertiary amine requires the reaction between isocyanate and water and thus the formation of carbon dioxide, which acts as the primary foaming agent.
  • Component a) of the catalyst system can be selected from various types.
  • Component a) of the catalyst system can be selected from various types.
  • bis (dimethylammoethyl) ether (Thancat CDP) and 2,4,6-tris (dimethylaminomethyl) phenol (K54) can be used.
  • the special composition of the system makes it possible to replace the previously used chlorofluorocarbon blowing agents of the CFC 11 type with HCFC and HCC in combination with water.
  • the examples show that the tack free time is several times shorter than the rise time and that the rise time is extremely long, typically more than 75 seconds.
  • the high alkali acetate can lead to the hydrolysis of, for example, phosphorus-containing fire-retardant additives.
  • polyester polyols consist of a mixture of a polyester polyol with a molecular weight of 400 to 10,000 and a functionality of 2 to 6, a tertiary amine catalyst, an organic carboxylic acid with a defined dissociation constant that is not decarboxylated, a fluorocarbon blowing agent and one certain amount of a non-amine catalyst. To achieve sufficient stability, there are at least as many carboxylic acid equivalents as amine equivalents.
  • the stable and, in addition, long reaction times (the rise time is more than 1 minute), which are achieved with this polyester mixture even after long storage at elevated temperature, are a result of the salt formation between the amine and the added acid. It is therefore important to use an essentially equivalent amount of acids and amines.
  • the salt formation can prolong the reaction time a little, so that it may be expedient to use a little more amine catalyst and the equivalent amount of acid.
  • Amine catalysts can be selected arbitrarily from the class which also includes bis (2-dimethylaminoethyl) ether and 2,4,6-tris (methylaminomethyl) phenol.
  • the initiator system has also been used for other purposes, such as in US-A-4,177,173 (Carr) or in an article in the Journal of Applied Polymersigns, vol. 27, 4029-4042 (1982).
  • a fast and effective curing system made of polymercaptan-polyepoxide is described in the US publication.
  • the system consists of a polymercaptan and at least one poly ((N, N-dimethylamino) alkyl) ether with 2, 3 or 4 tertiary amino groups.
  • urethane catalysts are sold, for example, by Condea Chemie GmbH, Germany under the name Thancat.
  • Special trimizing catalysts for isocyanate foams are available, for example, under the name K54 from Anchor Chemicals.
  • the aim of the invention is to provide a urethane foam which has appropriate mechanical properties, but which avoids the known problem of too long an expansion time and too short a tack-free time.
  • a two-component system for producing polyurethane foams which consists of a polyol component A with at least one polyol with a functionality of 2 or more, water and a catalyst system with at least two catalysts, at least one of which is the reaction of the polyisocyanate is able to catalyze with the polyol and / or water and there is at least one further trimerization of isocyanate groups and a polyisocyanate component B with at least one polyisocyanate with a functionality of>> 2, the ratio between the NCO groups in component B and reactive OH groups in component A> 1.
  • the existing prejudice on the market that ultrafast foams harden before they fully expand and can develop their adhesive properties and that they show poor adhesiveness to melamine surfaces is refuted.
  • the foam according to the invention reaches its full volume before it loses its adherence, so that when looking out for cavities and in particular when installing window and door frames, a good and resilient connection between the frame structure and the surrounding masonry is achieved.
  • Melamine composites such as chipboard with a melamine surface, have a large heat capacity, which makes it extremely difficult to keep the foam temperature above the glass temperature.
  • the foam according to the invention reacts and expands so quickly that it also reaches melamine surfaces in a reactive and adhesive state.
  • the foams produced with the two-component system according to the invention can be characterized as water-driven, hard, tough, hybrid two-component isocyanurate-urethane-carbamide foams.
  • a propellant gas component in addition to the water component, it being possible to use propellant gases customary in this field. If only water is present, the CO2 released by the reaction of the water acts as the sole propellant.
  • reaction temperature is always above the glass temperature. This is extremely important, otherwise the reaction will stop. It is a precisely agreed and new two-stage catalyst reaction, the course of which is described in detail below.
  • the isocyanate component and the polyol component form a whitish, gas-bubble-containing, low-viscosity mixture which foams by the reaction of the isocyanate groups with the water containing, with the formation of CO 2, until the water is used up. Thereafter, the foam is an unpressurized, tough material, which, however, still sticks due to the excess isocyanate groups.
  • Any additional blowing agents present for example in the form of liquid gases or low-boiling hydrocarbons, evaporate in the course of this formation process and support the foam formation.
  • the catalyst system is oriented in such a way that, after the foam has expanded completely, the remaining isocyanate groups causing the adhesion polymerize to isocyanurate groups. After the isocyanate groups have been completely used up, the foam no longer sticks.
  • the catalyzed formation of the isocyanurate groups also has the consequence that the flame-retarding and retarding properties of the foam improve.
  • the foam produced according to the invention also has a good cell structure and good strength properties in terms of tensile / compressive strength. In contrast to pure isocyanurate foam, it has only a low brittleness. It was found that the foam produced according to the invention has quite good strength properties that those on assembly foam on the market mostly surpass. In addition, with the foam systems according to the invention there is only a slight odor nuisance during production, use and from the freshly produced foam.
  • the polyol component used according to the invention is a stable mixture of polyol, water, any additives and blowing agents that may be present.
  • the polyol component A expediently consists of a mixture of 2 or more polyols in combination with water, 2 or more catalysts and, if appropriate, a proportion of flame-retardant and surface-active additives, agents for influencing the pore structure and the reology and further blowing agents.
  • the polyol component should be liquid and stable to hydrolysis within the temperature range important for the application.
  • the polyol component must contain polyols with rapidly reacting OH groups, ie primary or secondary OH groups.
  • the functionality of the individual polyols should be 2 or greater. It is essential for the selection of the polyols that they ensure an appropriate glass transition temperature
  • Difunctional block copolymers of propylene oxide and ethylene oxide, produced by alkoxylation of, for example, ethylene glycol, propylene glycol or water as starter molecules, are particularly suitable for the purposes of the invention. These copolymers generally have molecular weights in the range from 1,000 to 6,000 and OH numbers in the range from 10 to 60 mg KOH / g.
  • Such difunctional block copolymers are often used as surface-active agents in, for example, detergents, but also for IC can foams.
  • Particularly preferred compounds have molecular weights of 2,000 to 5,000 and in particular of about 4,000. They contain primary OH groups and consist of a middle segment made of polypropylene oxide which is terminated with polyethylene oxide units.
  • the polyols used according to the invention are all liquid, low-viscosity compounds with relatively high equivalent weights, which make the resulting foam soft and elastic.
  • polyols such as castor oil.
  • Modified natural oils can also be used with advantage, for example polyols from the transesterification of non-OH-containing triglycerides with glycerol, ethylene glycol and other low molecular weight polyols.
  • modified natural oils are epoxidized natural oils, as can be obtained by reaction with alcohols or polyols, for example epoxidized soybean oil.
  • diols or tylenes are also suitable, which are obtained by propoxylation or ethoxylation of starter molecules such as water, trimethylolpropane, glycerol, ethylene glycols, propylene glycol or the like.
  • these special polyols enable relatively large amounts of water to be admixed. If hydrocarbons or similar compounds are used as propellants, these can be mixed in without compatibility problems. When using, for example, pentane-type propellants, far more water could be added than expected.
  • the low HLB value of these polyols ensures good miscibility with the isocyanate component and facilitates the dispersing in of water. It also has a viscosity-stabilizing effect and as a solvent for other constituents of the polyol component.
  • a second particularly suitable group of polyols in the polyol component A is a "hard" polyol, as is marketed, for example, under the Arcole brand name. These are aromatic aminopolyols with OH numbers from 400 to 600 and a functionality from 4 to 6. Chemically speaking, they are propoxylated di (hydroxyethylaminomethyl) phenols.
  • Another essential aspect of the invention is the catalyst mixture used.
  • the special requirements for the foaming process and the course of curing cannot be met with catalysts that are used in known foam systems.
  • a catalyst system is required which, in addition to the formation of polyurethane, also causes the formation of isocyanurate groups. It is also essential that the used Catalysts for polyurethane formation act sufficiently quickly to meet the requirements for the rise time.
  • a group of catalysts that meets these requirements are amm compounds with an ether function in the m 2 position from the tertiary nitrogen atom.
  • An example of a compound of this type is bis (dimethylaminoethyl) ether, another 2-dimethylammoethyl-3-dimethylammopropyl ether.
  • Such catalysts are sold under the name Thancat CDP or DD.
  • Another catalyst compound suitable for the system according to the invention is pentamethyldiethylenetriamine.
  • polystyrene resin As the polymerization catalyst for the formation of polyisocyanurate, there are customary catalysts for this reaction, such as potassium carboxylates, for example potassium acetate or octoate; Dabco TMR and Dabco TMR-2, as well as 2,4,6-
  • Tris (dimethylaminomethyl) phenol that is, catalysts based on alkali metal carboylates, quaternary ammonium salts or phenol-substituted trialkylamines.
  • Such a catalyst is on the market under the trade name K54.
  • a urethane catalyst of the Thancat brand, in particular Thancat CDP or DD, with the polymerization catalyst K54 is particularly preferred and suitable for the foam systems according to the invention.
  • the catalysts should not be too alkaline nurse if the two-component system according to the invention contains phosphate esters as fire-retarding agents. Phosphate esters are decomposed by alkaline wet nurse in the presence of water.
  • the Thancat catalysts are known for the rapid catalysis of water or polyol with isocyanate groups. It has been shown that they act much faster than K54 and other trimming catalysts, so that the reaction between isocyanate and Water or polyol runs faster than K54 can catalyze trimerization and curing with formation of isocyanurate.
  • the two catalysts of the catalyst system and K54 can be used in equal amounts of more than 0.84% by weight, preferably more than about 3.0% by weight, based on the weight of polyol and water and coordinated with the amount of isocyanate .
  • the total content is typically between 7 and 10% by weight, based on polyol and water.
  • the polyol component A can contain further blowing agents, insofar as this is necessary or advantageous for certain applications.
  • Low-boiling ethers, hydrocarbons and fluorohydrocarbons, as are customarily used for producing polyurethane foams, are particularly suitable in this connection.
  • there are liquid or liquefiable propellants whose boiling point is between -40 ° C and 50 ° C.
  • the isocyanate component B contains at least one polyisocyanate with a functionality of 2 or more.
  • the polyisocyanates primarily include aromatic polyisocyanates such as, for example, MDI (diisocyanatodiphenylmethane) and TDI (tolylene diisocyanate), both in crude form and in the form of the pure isomers or their mixtures (phenylene diisocyanate, Xylylene enthusiocyanate, triphenylmethane trusocyanate, tolylene triol isocyanate, polymethylene polyphenyl polyisocyanate and NDI (Dn ⁇ ocyanana naphthalene), prepolymers of aromatic isocyanates and prepolymerized isocyanates such as liquid, carbodumide-containing MDI can also be used.
  • MDI diisocyanatodiphenylmethane
  • TDI tolylene diisocyanate
  • phenylene diisocyanate
  • Aliphatic and alicyclic polyisocyanates can also be used, preferably also in a mixture with aromatic polyisocyanates. Examples were HDI (1,6-diisocyanate hexane) and IPDI (isophorone isocyanate), also hydrogenated MDI and TDI. A proportion of aliphatic polyisocyanates of up to 50% by weight of the isocyanates B is particularly preferred.
  • the ratio of NCO groups and OH groups is> 1 and is in particular between 1.2 and 2.0.
  • a ratio of approximately 1.3 to approximately 1.8 is preferred, particularly preferably a ratio of approximately 1.4 to approximately 1.6.
  • the excess of NCO equivalents is essential for controlling tack free
  • NCO groups are understood to mean the total number of NCO groups m in the polyisocyanate component B.
  • OH groups refers to the OH groups present in the related polyols and also includes active hydrogen, such as that contained in water and possibly in the amine catalyst and in additives and for reaction with the NCO- Is capable of groups.
  • the isocyanate component and the polyol component should be composed in such a way that the components have a reasonably identical viscosity, which promotes miscibility. This is of some importance, especially when mixing in simple mixing inserts such as known static mixers.
  • Another advantage of the polyol mixture according to the invention is that the viscosity is little dependent on the temperature over a wide temperature range from about 5 ° C. to about 30 ° C. and that the reaction times are largely the same within this temperature interval.
  • the low temperature sensitivity in relation to known commercial products is a particular advantage since, for example, the room temperature in new buildings etc. typically extends over a wide range.
  • the foam systems according to the invention have, compared to conventional systems, reduced cream time and rise time with, at the same time, adequate tack free time. Under all circumstances, the tack free time only sets after the rise time, so that the foam is fully expanded before it loses its adhesive power.
  • the creamy and viscous nature of the developing product also leads to better adhesion at the desired location and to an optimal foaming process without the product tending to "leak". As a result, the material consumption is reduced and no larger (leaked) amounts of foam have to be removed subsequently.
  • the two-component systems according to the invention it is achieved in particular that after mixing the system has eme cream time of 1 to 4 seconds, eme rise time of 4 to 15 seconds and eme tack free time of 10 seconds and more, the tack free time always starts only after the expansion process has ended, generally about 5 seconds later.
  • Both the polyol component A and the isocyanate component B can contain conventional additives as are known and used in this field.
  • the polyol mixtures can contain large amounts of flame retardants, typically phosphate esters or phosphonates. These can also be used as plasticizers on the foam. Preference should be given to those which are resistant to hydrolysis, for example TCPP (trichloropropylphosphate) or Fyrol PCF (organic phosphoric acid ester).
  • the amount of water should be sufficient to provide the amount of CO 2 necessary for the foaming process. On the other hand, there should not be too much urea groups in the foam because this increases the brittleness. Overall, the water content should be such that 20 to 50% of the isocyanate groups present in the system can react with water to form urea groups.
  • the brittleness of the resulting foam system be controlled by suitable selection of "soft" polyols and by the addition of plasticizers and fire-retardant additives.
  • the polyol content in the polyol component is expediently such that about 10 to 50% of the isocyanate groups can react to form polyurethane groups.
  • the isocyanate index of the polyisocyanate component should be in the range from 120 to 200. This corresponds to a 20 to 100% excess of isocyanate groups over the OH groups.
  • the CO2 which is formed by reaction of the water serves primarily as the blowing agent.
  • aliphatic or cycloaliphatic hydrocarbons with a boiling point of 25 to 50 ° C. can be used, for example iso- or cyclopentane with boiling points at 28 ° C. and 49 ° C.
  • the required homogeneity can be achieved by shaking the container immediately before use.
  • the two-component systems according to the invention can contain customary additives, such as, for example, surface-active compounds, thickeners and the like.
  • Silicone compounds can be used as the surface-active compound, which ensure a stable cell structure and result in a more elastic surface film, which is important for the foaming phase.
  • the silicones also initiate the formation of bubbles and stabilize the bubbles in the mass. As a result, the bubble size and the elasticity can be influenced.
  • the density of the foam can be influenced by the blowing agent.
  • this can be contained in an amount of 3 to 14%, in particular 5 to 11%, based on the polyol part.
  • additives required for the quality of the foam can in principle be present in both polyol component A and isocyanate component B, as required.
  • a particularly preferred polyurethane system for assembly purposes has the following composition:
  • the two-component foam systems according to the invention can be produced both from unpressurized cartridges and from pressure cans.
  • the two components A and B can be contained in separate pressurized cans and simultaneously applied and mixed using a device known for such purposes.
  • conventional 2-component aerosol cans are also suitable, which contain the second component in a separate chamber in its interior, which need is opened by a trigger mechanism that can be operated from the outside and releases its contents into the surrounding pressure cell.
  • the isocyanate component B and the polyol component A can be mixed and dispensed using conventional equipment using known tackics.
  • the system according to the invention can be set almost without pressure, it is possible to store components A and B in foil containers and to use them from them. This is an advantage over known printing systems, especially when it comes to product and work safety.
  • compositions for polyol component A and polyisocyanate component B were produced. These formulations can be stored without pressure and, when mixed together, result in foam systems according to the invention which meet the requirements for cream time, rise time and tack free time in each case. All examples gave usable assembly foams with high tensile strength, which are suitable for application to melamine. For each of the compositions, the NCO excess and the NCO index are also given, as is the breakdown of the NCO consumption by water, polyol and trimerization.
  • Aminopolyol 2 25.1 25.3 25.1 25.1 25.1 33.4 25.1 25.6
  • Stabilizer 2.0 1.0 1.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0
  • the filling weight isocyanate 96.0 95.6 95.6 96.0 96.0 96.0 96.0 96.0 Total mass 184.5 184.7 184.3 184.9 186.9 184.2 184.5 181.6
  • Aromatic aminopolyol 1 10.0
  • Plasticizer containing phosphorus 30 .0 31.5 30. .0 30.0
  • Flame retardant contains bromine 23 .5 Stabilizer 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0
  • EO-PO block copolymer 2 (Synperonic L92) with 20% EO content, MW approx. 3400, OHZ 32 EO / PO block copolymer 1 (Synperonic L121) with 10% EO content, MW ca 4400, OHZ 25.5
  • foams with good properties in terms of compressive strength and adhesion to wood veneer, melamine, masonry and concrete.
  • the foams have density in the range from 30 to 50 kg / m 3 .

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Abstract

The invention concerns a two-component system for producing polyurethane foams, the system comprising a polyol component A with at least one polyol having a functionality of two or more, water and a catalyst system comprising at least two catalysts, of which at least one can catalyze the reaction of the polyisocyanate with the polyol and/or water and at least one further catalyst can catalyze the trimerization of isocyanate groups. The system further comprises a polyisocyanate component B having at least one polyisocyanate with a functionality ≥ 2, the ratio between NCO groups in component B and OH groups in component A being > 1.

Description

Schnellschäumender MontageschaumFast foaming assembly foam
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft einen verbesserten und schnellschaumenden Urethanschaum, der feuerhemmend eingestellt ist. Insbesondere be¬ trifft die Erfindung einen verbesserten reaktiven Zweikomponen¬ tenschaum von Urethan-Isocyanurat-Typ, der aus der Reaktion eines Polyols mit einem Isocyanats hervorgeht. Der Schaum ist besonders geeignet für Montagearbeiten m der Baubranche.The invention relates to an improved and fast-foaming urethane foam which is set fire-retardant. In particular, the invention relates to an improved reactive two-component urethane-isocyanurate-type foam which results from the reaction of a polyol with an isocyanate. The foam is particularly suitable for assembly work in the construction industry.
Die Erfindung betrifft weiterhin die Anwendung des Schaums bei Montagearbeiten, insbesondere m der Baubranche, etwa für Rahmen aus bespielsweise Kiefer für Fenster und Türen, und feste Kon¬ struktionen, wie Mauerwerk.The invention further relates to the use of the foam in assembly work, in particular in the construction industry, for example for frames made of, for example, pine for windows and doors, and to solid structures, such as masonry.
Derartiger Schaum hat auch weitere Anwendungen, beispielsweise als Verpackungsschaum, Gußmasse und dergleichen.Such foam also has other uses, for example as packaging foam, molding compound and the like.
Insbesondere m der Baubranche werden zur Montage von Türrahmen oder dergleichen Gebrauchsschäume auf Polyurethanbasis zum Fest¬ legen der Rahmen m beispielsweise Betonwänden verwandt . Für einen üblichen Türrahmen werden bis zu 6 Portionen Schaum ge¬ braucht, welcher in die Fuge zwischen Rahmen und Mauer einge¬ bracht wird und dort aufschäumt, so daß ein guter Kontakt zwi¬ schen beiden Teilen erzeugt wird, worauf die Schaummassen zu ei¬ nem harten dimensionsstabilen Material aushärten, das den Rahmen festlegt. Die Schäume können auch zum Verschließen von Mauer- durchbrύchen für Kabel und Rohrleitungen verwandt werden wie auch zu Isolations- und Dämmzwecken.In particular in the construction industry, for the assembly of door frames or the like, use foams based on polyurethane for fixing the frames, for example, concrete walls are used. For a conventional door frame, up to 6 portions of foam are required, which is introduced into the joint between the frame and the wall and foams there, so that good contact is produced between the two parts, whereupon the foam masses become egg harden hard dimensionally stable material that fixes the frame. The foams can also be used to close wall openings for cables and pipes, as well as for insulation and insulation purposes.
Für alle diese Anwendungen ist wichtig, daß der Schaum über ein gutes Haftvermögen verfügt sowie voll expansionsfähig ist . Derar¬ tige Montageschäume können als Einkomponentensystem (1K) vorlie¬ gen, das auf einem Isocyanat-termimerten Prepolymer beruht und üblicherweise Weichmacher, Treibmittel, Katalysator und Schaum- stabilisatoren enthalt, ggfs. weitere Zusätze. Die Härtung beruht auf der Reaktion zwischen den endstandigen Isocyanatgruppen und Wasser, das der Umgebung entzogen wird.For all of these applications it is important that the foam has good adhesion and is fully expandable. Such assembly foams can be present as a one-component system (1K), which is based on an isocyanate-terminated prepolymer and usually contains plasticizers, blowing agents, catalysts and foam stabilizers, and possibly further additives. The hardening is based on the reaction between the terminal isocyanate groups and water removed from the environment.
Alternativ können auch 1, 5K-Systeme zum Einsatz kommen, die aus einem Isocyanat-terminierten Prepolymer, einer davon getrennten, geringen Menge Glykol und Treibmittel bestehen.Alternatively, 1.5K systems can also be used which consist of an isocyanate-terminated prepolymer, a separate, small amount of glycol and blowing agent.
Schließlich kommen Zweikomponentenschäume (2K) zur Anwendung, die durch Vermischen der flüssigen Komponenten hergestellt werden, einem Isocyanat und einem reaktivem Polyol m Gegenwart eines Treibmittels, Katalysators und schaumstabilisierenden Silikons sowie ggfs. weiterer Zusätze.Finally, two-component foams (2K) are used, which are produced by mixing the liquid components, an isocyanate and a reactive polyol in the presence of a blowing agent, catalyst and foam-stabilizing silicones and possibly other additives.
Zweikomponentenschäume für Montagearbeiten werden üblicherweise in druckfesten Behältern gehandhabt, beispielsweise mit Treibgas unter Druck beschickten Alumimumaerosolbehältern oder Emballagen mit einer zylinderischen Kammer, wobei die beiden Komponenten vor Gebrauch getrennt voneinander gehalten werden müssen. Dies kann durch parallele Verwendung zweier getrennter Behälter erfolgen, aber auch dadurch, daß beispielsweise eine Komponente m einen äußeren Behälter eingebracht wird und die zweite Komponente m einen m diesem äußeren Behälter angeordneten inneren Behälter, wobei dieser zweite Behälter durch Einwirkung von außen in den äußeren Behälter geöffnet werden kann. Der Inhalt des zweiten Be¬ hälters mischt sich dann mit dem des ersten Behälters und fuhrt zur erwünschten Reaktion. Bei Offnen des Ventils des äußeren Be¬ hälters tritt der Schaum unter dem Druck des m dem Behälter be¬ findlichen Treibmittels durch das Ventil aus. Ferner sind Kartu¬ schensysteme bekannt, m denen die beiden Komponenten aus zwei nebeneinander liegende Kartuschen mit Hilfe von Kolben m einen Mischkopf geführt und über ein Applikationssystem ausgebracht werden, etwa eine Spritz- oder Fugenpistole.Two-component foams for assembly work are usually handled in pressure-resistant containers, for example aluminum aerosol containers charged with propellant gas under pressure or packaging with a cylindrical chamber, the two components having to be kept separate from one another before use. This can be done by using two separate containers in parallel, but also by, for example, introducing one component into an outer container and the second component into an inner container arranged in this outer container, this second container being affected by external influences in the outer container can be opened. The content of the second container then mixes with that of the first container and leads to the desired reaction. When the valve of the outer container is opened, the foam exits through the valve under the pressure of the propellant in the container. Furthermore, cartridge systems are known in which the two components are guided from two adjacent cartridges with the aid of pistons and a mixing head and are applied via an application system, such as a spray gun or joint gun.
Nachdem die reaktiven Komponenten zunächst vermischt wurden, muß die Mischung auf den Anwendungsort aufgebracht werden, wo sie er¬ starrt, abbindet und ihre Klebewirkung entfaltet. Für Montage¬ zwecke ist beispielsweise em schnellhartender Schaum erwünscht, so daß die Zeit, wahrend der das Montageteil unterstützt werden muß, kurz bleibt. Auf der anderen Seite ist ein Schaum wünschens¬ wert, der zu voller Größe expandiert, in der er dann erstarrtAfter the reactive components have first been mixed, the mixture must be applied to the place of use, where it solidifies, sets and develops its adhesive effect. For assembly purposes, for example, a quick-curing foam is desired, so that the time during which the mounting part must be supported remains short. On the other hand, a foam is desirable that expands to full size, in which it then solidifies
Ein typischer Nachteil kommerzieller Schaumsysteme ist, daß die Mischung zu lange fließfahig bleibt und daß es zu lange dauert, bis der Schaum voll expandiert ist und dadurch "selbsttragend" wird Der gebildete Schaum fließt teilweise aus dem Rahmen und muß nach dem Ausharten weggeschnitten werden.A typical disadvantage of commercial foam systems is that the mixture remains free-flowing for too long and that it takes too long until the foam is fully expanded and thereby becomes "self-supporting". The foam formed partially flows out of the frame and has to be cut away after curing.
Um diesem Problem zu begegnen, werden häufig zusätzliche Hilfs¬ mittel m Form von vormontierten Pappstreifen oder dergleichen eingesetzt. Dennoch ist es in den meisten Fallen notwendig, aus- getretendes Material wegzuschneiden.In order to counter this problem, additional aids in the form of preassembled cardboard strips or the like are often used. Nevertheless, in most cases it is necessary to cut out any material that has escaped.
Aufgrund zu erwartender Umweltschutzbestimmungen ist es ferner wünschenswert, über em Montageschaumsystem zu verfugen, das m Emballagensysteme eingebracht werden kann, das einfach im Aufbau ist, einfach und preiswert in der Herstellung und wenig umweltbe¬ lastend.On the basis of expected environmental protection regulations, it is also desirable to have an assembly foam system which can be introduced into the packaging system, which is simple in construction, simple and inexpensive to produce and has little environmental impact.
Die derzeit auf dem Markt befindlichen Montageschaume sind in der Regel vom Urethan-Typ (PUR) und haben typischerweise einen NCO- Uberschuß von 5 bis 10 %. Bei hybriden Isocyanatschaumen (PUR/PIR) ist dieser Wert etwas höher. Reine Isocyanuratschäume (PIR) mit geringem Gehalt an Urethangruppen sind für Isolier¬ zwecke aufgrund der guten brandhemmenden Eigenschaften bekannt . Sie werden zu Blocken oder Platten verarbeitet, wobei keine be¬ sonderen Anforderungen an die Aufschaumzeit und die Aushartezeit und deren Verhältnis zueiander besteht.The assembly foams currently on the market are generally of the urethane type (PUR) and typically have an NCO excess of 5 to 10%. This value is somewhat higher for hybrid isocyanate foams (PUR / PIR). Pure isocyanurate foams (PIR) with a low content of urethane groups are known for insulating purposes because of their good fire-retardant properties. They are processed into blocks or plates, there being no special requirements for the foaming time and the curing time and their relationship to one another.
Nachfolgend werden die englischen Bezeichnungen cream time, πse time und tack free time benutzt. Darunter wird allgemein die Zeit verstanden, die vom Mischen des Produkts bisThe English terms cream time, πse time and tack free time are used below. This is generally understood to mean the time from mixing the product to
- zu der ersten einleitenden Reaktion, und bis das Produkt eine weißliche Farbe aufgrund der beginnenden Zellenbildung angenommen hat (cream time) ,- to the first preliminary reaction, and until the product has a whitish color due to the has started to form cells (cream time),
- der Schaum völlig expandiert ist (rise time) , und- the foam is completely expanded (rise time), and
- der Zeitpunkt, zu dem ein Gummihandschuh nicht länger an der Schaumoberfläche kleben bleibt (tack free time) verstanden.- understand the point in time at which a rubber glove no longer sticks to the foam surface (tack free time).
Aus US-A-5 294 647 (Blanpeid) ist ein Verfahren zur Herstellung von FCKW/Wasser getriebenen harten PUR/PIR-Schäumen bekannt, die als Dammstoff eingesetzt werden können. Als Polyolkomponente wird hauptsächlich em Polyesterpolyol eingesetzt, wobei das NCO/OH- Verhältnis im wesentlichen zwischen 2:1 und 5:1 liegt. Das Kata¬ lysatorsystem besteht aus a) einem tertiären Amin und b) einem organischen Alkalimetallsalz. Durch das organische Alkalimetall- salz des Initiatorsystems wird die Urethanbildung vorübergehend verzögert, während gleichzeitig das tertiäre Amin die Reaktion zwischen Isocyanat und Wasser und damit die Bildung von Kohlendi¬ oxid, das als primäres Aufschaummittel fungiert, fordert. Das or¬ ganische Metallsalz sorgt nachträglich für ausreichende Reakti¬ onswärme zum Verdampfen des FCKW-Treibmittels und für die voll¬ ständige Expansion des Systems, bevor es erstarrt. Vom Katalysa¬ torsystem kann die Komponente a) aus verschiedenen Typen ausge¬ wählt werden. Beispielsweise können Bis (dimethylammoethyl) ether (Thancat CDP) und 2, 4, 6-Tris (dimethylaminomethyl)phenol (K54) eingesetzt werden. Die besondere Zusammensetzung des Systems er¬ laubt es, die bisher verwandten Chlorfluorkohlenstoff-Treibmittel vom Typ CFC 11 durch HCFC und HCC in Kombination mit Wasser zu ersetzen. Die Beispiele zeigen, daß die tack free time m mehre¬ ren Fällen kürzer ist als die rise time und das die rise time ausgesprochen lang dauert, typischerweie mehr als 75 see. Die hohe Alkalimtat kann zur Hydrolyse von beispielsweise von phos¬ phorhaltigen feuerhemmenden Zusätzen führen.From US-A-5 294 647 (Blanpeid) a process for the production of CFC / water-driven hard PUR / PIR foams is known which can be used as a dam material. Mainly a polyester polyol is used as the polyol component, the NCO / OH ratio being essentially between 2: 1 and 5: 1. The catalyst system consists of a) a tertiary amine and b) an organic alkali metal salt. The formation of urethane is temporarily delayed by the organic alkali metal salt of the initiator system, while at the same time the tertiary amine requires the reaction between isocyanate and water and thus the formation of carbon dioxide, which acts as the primary foaming agent. The organic metal salt subsequently provides sufficient heat of reaction for the evaporation of the CFC propellant and for the complete expansion of the system before it solidifies. Component a) of the catalyst system can be selected from various types. For example, bis (dimethylammoethyl) ether (Thancat CDP) and 2,4,6-tris (dimethylaminomethyl) phenol (K54) can be used. The special composition of the system makes it possible to replace the previously used chlorofluorocarbon blowing agents of the CFC 11 type with HCFC and HCC in combination with water. The examples show that the tack free time is several times shorter than the rise time and that the rise time is extremely long, typically more than 75 seconds. The high alkali acetate can lead to the hydrolysis of, for example, phosphorus-containing fire-retardant additives.
US-A-4 785 605 (Williams) beschreibt die Anwendung von stabili¬ sierenden (mit Rücksicht auf die Reaktionszeit) Polyesterpolyolen zur Herstellung von Polyurethan- oder Polyisocyanatschaum Die Polyesterpolyole bestehen aus einer Mischung von einem Polyester- polyol mit einem Molekulargewicht von 400 bis 10000 und einer Funktionalität von 2 bis 6, einem tertiären Aminkatalysator, ei¬ ner organischen Carboxylεäure mit definierter Dissoziationskon- stante, die nicht decarboxyliert, einem Fluorkohlenstofftreibmit- tel und einer gewissen Menge eines Nicht-Amin-Katalysators . Zur Erzielung einer hinreichenden Stabilität liegen mindestens eben- soviele Carboxylsäure-Äquivalente vor, wie Amin-Äquivalente. Die stabilen und außerdem langen Reaktionszeiten (die rise time be¬ trägt mehr als 1 Minute) , die mit dieser Polyestermischung selbst nach langer Lagerung bei erhöhter Temperatur erzielt werden, ist eine Folge der Salzbildung zwischen dem Amin und der zugesetzten Säure. Es ist daher wichtig, im wesentlichen äquivalente Menge an Säuren und Aminen einzusetzen. Die Salzbildung kann die Reakti¬ onszeit ein wenig verlängern, so daß es zweckmäßig sein kann, ein wenig mehr Aminkatalysator und die äquivalente Säuremenge einzu¬ setzen. Aminkatalysatoren können beliebig aus der Klasse ausge¬ wählt werden, zu der auch Bis (2-dimethylaminoethyl) ether und 2,4, 6-Tris (methylaminomethyl)phenol gehören.US Pat. No. 4,785,605 (Williams) describes the use of stabilizing (with regard to the reaction time) polyester polyols for the production of polyurethane or polyisocyanate foam Polyester polyols consist of a mixture of a polyester polyol with a molecular weight of 400 to 10,000 and a functionality of 2 to 6, a tertiary amine catalyst, an organic carboxylic acid with a defined dissociation constant that is not decarboxylated, a fluorocarbon blowing agent and one certain amount of a non-amine catalyst. To achieve sufficient stability, there are at least as many carboxylic acid equivalents as amine equivalents. The stable and, in addition, long reaction times (the rise time is more than 1 minute), which are achieved with this polyester mixture even after long storage at elevated temperature, are a result of the salt formation between the amine and the added acid. It is therefore important to use an essentially equivalent amount of acids and amines. The salt formation can prolong the reaction time a little, so that it may be expedient to use a little more amine catalyst and the equivalent amount of acid. Amine catalysts can be selected arbitrarily from the class which also includes bis (2-dimethylaminoethyl) ether and 2,4,6-tris (methylaminomethyl) phenol.
Das Initatorsystem ist auch für andere Zwecke eingesetzt worden, wie in US-A-4 177 173 (Carr) oder in einem Artikel im Journal of Applied Polymersigns, vol. 27, 4029-4042 (1982) beschrieben.The initiator system has also been used for other purposes, such as in US-A-4,177,173 (Carr) or in an article in the Journal of Applied Polymersigns, vol. 27, 4029-4042 (1982).
In der US-Schrift wird ein schnell und effektiv härtendes System aus Polymercaptan-Polyepoxid beschrieben. Das System besteht aus einem Polymercaptan und wenigstens einem Poly( (N,N-dimethyl- amino) alkyl) ether mit 2,3 oder 4 tertiären Äminogruppen.A fast and effective curing system made of polymercaptan-polyepoxide is described in the US publication. The system consists of a polymercaptan and at least one poly ((N, N-dimethylamino) alkyl) ether with 2, 3 or 4 tertiary amino groups.
In dem vorgenannten Artikel findet sich eine Untersuchung der Ki¬ netik verschiedener Katalysatoren und deren Verwendung in Verbin¬ dung mit Reaktionen von Phenylisocyanat mit Wasser und Phenylani- lin, insbesondere zur Herstellung von PolyharnstoffVerbindungen. Unter den untersuchten Katalysatoren findet sich auch Bis (dimethylaminoethyl) ether und Tris (dimethylaminomethyl) phenol . Der erste Schritt der Polyharnstoffbildung, nämlich die Reaktion zwischen Wasser und Isocyanat, ist der die Reaktionsgeschwindig- keit bestimmende Schritt im System. Der zuerst genannte Aminkata¬ lysator hat die höchste Geschwmdigkeitskonstante. Es findet sich kein Hinweis darauf, daß diese Katalysatoren vorteilhaft für PUR/PIR-Systeme eingesetzt werden können.In the aforementioned article there is an investigation of the kinetics of various catalysts and their use in connection with reactions of phenyl isocyanate with water and phenylaniline, in particular for the production of polyurea compounds. Bis (dimethylaminoethyl) ether and tris (dimethylaminomethyl) phenol are also among the catalysts examined. The first step in polyurea formation, namely the reaction between water and isocyanate, is the reaction rate. step in the system. The first-mentioned amine catalyst has the highest rate constant. There is no indication that these catalysts can be used advantageously for PUR / PIR systems.
Eine Reihe von Urethan-Katalysatoren werden beispielsweise von der Firma Condea Chemie GmbH, Deutschland unter der Bezeichnung Thancat vertrieben. Spezielle Trimeπsierungskatalysatoren für Isocyanatschäum sind beispielsweise unter der Bezeichnung K54 von der Firma Anchor Chemicals erhältlich.A number of urethane catalysts are sold, for example, by Condea Chemie GmbH, Germany under the name Thancat. Special trimizing catalysts for isocyanate foams are available, for example, under the name K54 from Anchor Chemicals.
Insgesamt wäre es wünschenswert, über einen ultraschnell reagie¬ renden Urethanschaum zu verfügen, dessen rise time endet bevor Klebfreiheit einsetzt.Overall, it would be desirable to have an ultra-fast-reacting urethane foam, the rise time of which ends before non-tackiness sets in.
Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines Urethanschaums, der entsprechende mechanische Eigenschaften zeigt, dabei aber das bekannte Problem zu langer Expansionszeit und zu kurzer kleb- freier Zeit vermeidet.The aim of the invention is to provide a urethane foam which has appropriate mechanical properties, but which avoids the known problem of too long an expansion time and too short a tack-free time.
Dieses Ziel wird mit einem Zweikomponentenεystem zur Erzeugung von Polyurethanschäumen erreicht, das aus einer Polyolkomponente A mit wenigstens einem Polyol mit einer Funktionalität von 2 oder mehr, Wasser und einem Katalysatorsystem aus wenigstens zwei Ka¬ talysatoren, von denen wenigstens einer die Reaktion des Poly- lsocyanats mit dem Polyol und/oder Wasser zu katalysieren vermag und wenigstens em weiterer die Trimerisierung von Isocyanatgrup¬ pen, sowie einer Polyisocyanatkomponente B mit wenigstens emem Polyisocyanat mit einer Funktionalität von _> 2 besteht, wobei das Verhältnis zwischen den NCO-Gruppen in der Komponente B und reak¬ tiven OH-Gruppen in der Komponente A > 1 ist.This aim is achieved with a two-component system for producing polyurethane foams, which consists of a polyol component A with at least one polyol with a functionality of 2 or more, water and a catalyst system with at least two catalysts, at least one of which is the reaction of the polyisocyanate is able to catalyze with the polyol and / or water and there is at least one further trimerization of isocyanate groups and a polyisocyanate component B with at least one polyisocyanate with a functionality of>> 2, the ratio between the NCO groups in component B and reactive OH groups in component A> 1.
Mit dem erfindungsgemaßen Schaumsystem wird das am Markt beste¬ hende Vorurteil, daß ultraschnelle Schaume harten, bevor sie voll expandieren und ihre Adhasionswirkung entfalten können und daß sie schlechte Adhasionsfahigkeit an Melammoberflachen zeigen, widerlegt. Der erfindungsgemaße Schaum erreicht sein volles Volu- men, bevor er seine Haftfähigkeit verliert, so daß beim Ausschau- men von Hohlräumen und insbesondere bei der Montage von Fenster- und Türrahmen eine gute und belastbare Verbindung zwischen Rah¬ menstruktur und umgebendem Mauerwerk erreicht wird.With the foam system according to the invention, the existing prejudice on the market that ultrafast foams harden before they fully expand and can develop their adhesive properties and that they show poor adhesiveness to melamine surfaces is refuted. The foam according to the invention reaches its full volume before it loses its adherence, so that when looking out for cavities and in particular when installing window and door frames, a good and resilient connection between the frame structure and the surrounding masonry is achieved.
Bei langsam reagierenden Schaumtypen hat die Wärmeleitfähigkeit und -kapazitat des Materials, auf das der Schaum aufgeschäumt wird, eine große Bedeutung für das Ergebnis. Wird dem Schaum em großer Teil der Reaktionswärme über das umgebende Substrat entzo¬ gen, kann das dazu fuhren, daß die Glastemperatur bzw. die erfor¬ derliche Reaktionstemperatur der Mischung, insbesondere während der Reaktion der Isocyanatgruppen, die Schaumstemperatur "über¬ holt", was zum Abbruch der Reaktion fuhrt.With slow-reacting foam types, the thermal conductivity and capacity of the material on which the foam is foamed are of great importance for the result. If a large part of the heat of reaction is removed from the foam via the surrounding substrate, this can lead to the glass temperature or the required reaction temperature of the mixture, particularly during the reaction of the isocyanate groups, "overtaking" the foam temperature, which leads to the termination of the reaction.
Melammverbundstoffe, wie zum Beispiel Spanplatten mit Mel- ammoberflache, haben eme große Wärmekapazität, was es außeror¬ dentlich schwer macht, die Schaumtemperatur über der Glastempera¬ tur zu halten.Melamine composites, such as chipboard with a melamine surface, have a large heat capacity, which makes it extremely difficult to keep the foam temperature above the glass temperature.
Es ist deshalb em Vorteil, daß der erfindungsgemäße Schaum so schnell reagiert und expandiert, daß er auch Melammoberflachen in reaktionsfähigem und haftfahigem Zustand erreicht.It is therefore an advantage that the foam according to the invention reacts and expands so quickly that it also reaches melamine surfaces in a reactive and adhesive state.
Die mit dem erfindungsgemaßen Zweikomponentensystem erzeugten Schäume können als wassergetriebene, harte, zähe, hybride Zwei- komponenten-Isocyanurat-Urethan-Carbamidschäume charakterisiert werden. Für bestimmte Einsatzzwecke kann es zweckmäßig sein, zu¬ sätzlich zur Wasserkomponente auch noch eme Treibgaskomponente vorzusehen, wobei auf diesem Gebiet übliche Treibgase zum Einsatz kommen können. Bei Gegenwart nur von Wasser wirkt das durch die Reaktion des Wasser freigesetzten CO2 als alleinige Treibgas.The foams produced with the two-component system according to the invention can be characterized as water-driven, hard, tough, hybrid two-component isocyanurate-urethane-carbamide foams. For certain purposes, it may be expedient to provide a propellant gas component in addition to the water component, it being possible to use propellant gases customary in this field. If only water is present, the CO2 released by the reaction of the water acts as the sole propellant.
Die einzelnen Komponenten und insbesondere der Polyolteil sind so gewählt, daß die Reaktionstemperatur stets über der Glastempera- tur liegt. Dies ist ausgesprochen wichtig, da die Reaktion sonst zum Abbruch kommt. Es handelt sich dabei um eine genau abge- stimmte und neue zweistufige Katalysatorreaktion, deren Verlauf im einzelnen nachfolgend beschrieben ist .The individual components and in particular the polyol part are selected so that the reaction temperature is always above the glass temperature. This is extremely important, otherwise the reaction will stop. It is a precisely agreed and new two-stage catalyst reaction, the course of which is described in detail below.
Die Isocyanatkomponente und die Polyolkomponente bilden nach dem Mischen eine weißliche, gasblasenhaltige, niederviskose Mischung, die durch die Reaktion der Isocyanatgruppen mit dem enthaltenden Wasser unter Bildung von CO2 aufschäumt, bis das Wasser ver¬ braucht ist. Danach ist der Schaum em druckloses, zähes Mate¬ rial, das aber aufgrund der überschussigen Isocyanatgruppen immer noch klebt. Etwa vorhandene zusätzliche Treibmittel, beispiels¬ weise m Form von Flüssiggasen oder niedrig siedenden Kohlenwas¬ serstoffen, verdampfen im Rahmen dieses Bildungsprozesses und un¬ terstutzen die Schaumbildung.After mixing, the isocyanate component and the polyol component form a whitish, gas-bubble-containing, low-viscosity mixture which foams by the reaction of the isocyanate groups with the water containing, with the formation of CO 2, until the water is used up. Thereafter, the foam is an unpressurized, tough material, which, however, still sticks due to the excess isocyanate groups. Any additional blowing agents present, for example in the form of liquid gases or low-boiling hydrocarbons, evaporate in the course of this formation process and support the foam formation.
Em genau abgestimmter Überschuß an Isocyanat ist von großer Be¬ deutung, damit der Schaum nicht vorzeitig vernetzt. Dazu ist das Katalysatorsystem so ausgerichtet, daß nach vollständiger Expan¬ sion des Schaums die verbliebenen und die Haftung bewirkenden Isocyanatgruppen zu Isocyanuratgruppen tπmerisieren Nach voll- standigem Verbrauch der Isocyanatgruppen klebt der Schaum nicht mehr.A precisely coordinated excess of isocyanate is of great importance so that the foam does not crosslink prematurely. For this purpose, the catalyst system is oriented in such a way that, after the foam has expanded completely, the remaining isocyanate groups causing the adhesion polymerize to isocyanurate groups. After the isocyanate groups have been completely used up, the foam no longer sticks.
Die katalysierte Bildung der Isocyanuratgruppen hat außerdem zur Folge, daß sich die flammhemmenden und -verzögernden Eigenschaf¬ ten des Schaums verbessern.The catalyzed formation of the isocyanurate groups also has the consequence that the flame-retarding and retarding properties of the foam improve.
Die Kombination dieser beiden verschiedenen Reaktionswege, der Urethanbildung und der Isocyanuratbildung, hat somit eme Reihe nicht beschriebener und für den Fachmann überraschender Effekte zur Folge .The combination of these two different reaction paths, the formation of urethane and the formation of isocyanurate, thus results in a number of effects which are not described and which are surprising to the person skilled in the art.
Der erfindungsgemäß hergestellte Schaum besitzt zudem eine gute Zellstruktur und gute Festigkeitseigenschaften, was Zug- /Druckfestigkeit anbetrifft. Im Gegensatz zu reinem Isocyanuratschaum besitzt er nur eme geringe Sprodigkeit. Es wurde festgestellt, daß der erfindungsgemaße hergestellte Schaum recht gute Festigkeitseigenschaften aufweist, die diejenigen auf dem Markt befindlicher Montageschaume zumeist übertreffen. Außer¬ dem ergibt sich bei den erfindungsgemäßen Schaumsystemen nur ein geringe Geruchsbelästigung bei der Herstellung, der Anwendung und aus dem frisch erzeugtem Schaum.The foam produced according to the invention also has a good cell structure and good strength properties in terms of tensile / compressive strength. In contrast to pure isocyanurate foam, it has only a low brittleness. It was found that the foam produced according to the invention has quite good strength properties that those on assembly foam on the market mostly surpass. In addition, with the foam systems according to the invention there is only a slight odor nuisance during production, use and from the freshly produced foam.
Die erfindungsgemaß zum Einsatz kommende Polyolkomponente stellt eine stabile Mischung aus Polyol, Wasser, ggfs. vorhandenen Zu¬ satzstoffen und Treibmitteln dar.The polyol component used according to the invention is a stable mixture of polyol, water, any additives and blowing agents that may be present.
Diese erfindungsgemaßen erzielten Effekte sind eine Folge der Kombination bestimmter Ausgangsmaterialien, insbesondere der Po¬ lyole, Katalysatoren, des Treibmittelsystems und der Polyisocya¬ nate. Dabei ist aber festzustellen, daß die erfindungsgemaßen Formulierungen recht unempfindlich sind gegenüber Abweichungen, was das Mischungsverhältnis zwischen der Polyolkomponente A und der Isocyanatkomponente B anbetrifft, wobei die spezielle Zusam¬ mensetzung der Polyolkomponente A eme Rolle spielt. Dies ist be¬ sonders von Bedeutung bei der Anwendung einfacher Mischsysteme, bei denen das geforderte Material nicht immer optimal vermischt werden kann.These effects achieved according to the invention are a result of the combination of certain starting materials, in particular the polyols, catalysts, the blowing agent system and the polyisocyanates. It should be noted, however, that the formulations according to the invention are quite insensitive to deviations in the mixing ratio between polyol component A and isocyanate component B, the specific composition of polyol component A playing a role. This is particularly important when using simple mixing systems in which the required material cannot always be optimally mixed.
Die Polyolkomponente A besteht zweckmaßigerweise aus einer Mi¬ schung von 2 oder mehr Polyolen in Verbindung mit Wasser, 2 oder mehreren Katalysatoren und ggfs. einem Anteil an flammhemmenden und oberflächenaktiven Zusätzen, Mitteln zur Beeinflussung der Porenstruktur und der Reologie sowie weiterem Treibmittel .The polyol component A expediently consists of a mixture of 2 or more polyols in combination with water, 2 or more catalysts and, if appropriate, a proportion of flame-retardant and surface-active additives, agents for influencing the pore structure and the reology and further blowing agents.
Im allgemeinen gilt, daß die Polyolkomponente innerhalb des für die Anwendung wichtigen Temperaturbereichs leichtflüssig und hy- drolysestabil sein soll. Die Polyolkomponente muß Polyole mit schnell reagierenden OH-Gruppen enthalten, also primäre oder se¬ kundäre OH-Gruppen. Die Funktionalität der einzelnen Polyole sollte 2 oder großer sein. Wesentlich für die Auswahl der Polyole ist, daß sie eme angemessene Glasübergangstemperatur gewährlei¬ sten Besonders geeignet für erfindungsgemäße Zwecke sind difunktio¬ nelle Blockcopolyτriere aus Propylenoxid und Ethylenoxid, herge¬ stellt durch Alkoxylierung von beispielsweise Ethylenglycol, Pro¬ pylenglycol oder auch Wasser als Startermolekülen. Diese Copoly¬ mere haben Molekulargewichte im allgemeinen im Bereich von 1.000 bis 6.000 und OH-Zahlen im Bereich von 10 bis 60 mg KOH/g. Solche difunktionellen Blockcopolymere werden vielfach als oberflächen¬ aktive Mittel m beispielsweise Waschmitteln eingesetzt, aber auch für lK-Dosenschäume.In general, the polyol component should be liquid and stable to hydrolysis within the temperature range important for the application. The polyol component must contain polyols with rapidly reacting OH groups, ie primary or secondary OH groups. The functionality of the individual polyols should be 2 or greater. It is essential for the selection of the polyols that they ensure an appropriate glass transition temperature Difunctional block copolymers of propylene oxide and ethylene oxide, produced by alkoxylation of, for example, ethylene glycol, propylene glycol or water as starter molecules, are particularly suitable for the purposes of the invention. These copolymers generally have molecular weights in the range from 1,000 to 6,000 and OH numbers in the range from 10 to 60 mg KOH / g. Such difunctional block copolymers are often used as surface-active agents in, for example, detergents, but also for IC can foams.
Besonders bevorzugte Verbindungen haben Mohlgewichte von 2.000 bis 5.000 und insbesondere von etwa 4.000. Sie enthalten primäre OH-Gruppen und bestehen aus einem Mittelsegment aus Polypropy¬ lenoxid, das mit Poylethylenoxidemheiten terminiert ist. Die er¬ findungsgemaß zum Einsatz kommenden Polyole sind alle flüssige, niederviskose Verbindungen mit relativ hohen Äquivalentgewichten, die den entstehenden Schaum weich und elastisch machen.Particularly preferred compounds have molecular weights of 2,000 to 5,000 and in particular of about 4,000. They contain primary OH groups and consist of a middle segment made of polypropylene oxide which is terminated with polyethylene oxide units. The polyols used according to the invention are all liquid, low-viscosity compounds with relatively high equivalent weights, which make the resulting foam soft and elastic.
Als ergänzende oder alternative Polyolkomponenten kommen natür¬ lich vorkommende Polyole m Frage, wie beispielsweise Rizinusöl. Modifizierte Naturöle können ebenfalls mit Vorteil eingesetzt werden, beispielsweise Polyole aus der Umesterung von nicht OH- haltigen Triglyceriden mit Glycerin, Ethylenglycol und anderen niedermolekularen Polyolen. Andere Beispiele für modifizierte Na¬ turöle sind epoxidierte Naturöle, wie sie durch Umsetzung mit Al¬ koholen oder Polyolen gewonnen werden können, zum Beispiel epoxi¬ diertes Sojaöl. Schließlich kommen ebenfalls handelsübliche Diole oder Tπole in Frage, die durch Propoxylierung oder Ethoxylierung von Startermolekülen wie Wasser, Trimethylolpropan, Glycerin, Ethylenglycolen, Propylenglycol oder dergleichen gewonnen werden.As additional or alternative polyol components there are naturally occurring polyols such as castor oil. Modified natural oils can also be used with advantage, for example polyols from the transesterification of non-OH-containing triglycerides with glycerol, ethylene glycol and other low molecular weight polyols. Other examples of modified natural oils are epoxidized natural oils, as can be obtained by reaction with alcohols or polyols, for example epoxidized soybean oil. Finally, commercially available diols or tylenes are also suitable, which are obtained by propoxylation or ethoxylation of starter molecules such as water, trimethylolpropane, glycerol, ethylene glycols, propylene glycol or the like.
Die Anwendung dieser speziellen Polyole ermöglicht die Beimi¬ schung von relativ großen Mengen Wasser. Werden Kohlenwasser¬ stoffe oder ähnliche Verbindungen als Treibgase eingesetzt, kön¬ nen diese ohne Kompatibilitatsprobleme hinzugemischt werden. Bei Verwendung von beispielsweise Treibgasen vom Pentantyp konnte weit mehr Wasser zugemischt werden, als erwartet. Besonders geeignet sind die oben erwähnten difunktionellen Block¬ copolymere aus Propylenoxid, wie sie beispielsweise unter den Marken Synperonic und Pluronic erhältlich sind. Der niedrige HLB- Wert dieser Polyole bringt eine gute Vermischbarkeit mit der Isocyanatkomponente und erleichtert das Eindispergieren von Was¬ ser. Außerdem wirkt es viskositätstabilisierend und als Lösungs¬ mittel für andere Bestandteile der Polyolkomponente .The use of these special polyols enables relatively large amounts of water to be admixed. If hydrocarbons or similar compounds are used as propellants, these can be mixed in without compatibility problems. When using, for example, pentane-type propellants, far more water could be added than expected. The above-mentioned difunctional block copolymers of propylene oxide, as are available, for example, under the brands Synperonic and Pluronic, are particularly suitable. The low HLB value of these polyols ensures good miscibility with the isocyanate component and facilitates the dispersing in of water. It also has a viscosity-stabilizing effect and as a solvent for other constituents of the polyol component.
Eine zweite besonders geeignete Gruppe von Polyolen in der Poly¬ olkomponente A ist ein "hartes" Polyol, wie es beispielweise un¬ ter der Markenbezeichnung Arcole vertrieben wird. Es handelt sich dabei um aromatische Aminopolyole mit OH-Zahlen von 400 bis 600 und einer Funktionalität von 4 bis 6. Chemisch gesehen handelt es sich um propoxylierte Di (hydroxyethylaminomethyl) -phenole.A second particularly suitable group of polyols in the polyol component A is a "hard" polyol, as is marketed, for example, under the Arcole brand name. These are aromatic aminopolyols with OH numbers from 400 to 600 and a functionality from 4 to 6. Chemically speaking, they are propoxylated di (hydroxyethylaminomethyl) phenols.
Es handelt sich dabei um hochviskose Verbindungen mit einer si¬ rupartigen Konsistenz bei Raumtemperatur. Die Viskosität nimmt mit der Funktionalität zu. Aufgrund des aromatischen Kerns sind diese Verbindungen selbstlöschend. Diese aromatischen Aminopoly¬ ole haben einen sehr steilen Viskositätsanstieg unterhalb Raum¬ temperatur, bei der die aromatischen Aminopolyole auch glasige Form annehmen. Erfindungsgemäß werden besonders gute Ergebnisse erzielt, wenn Polyole vom erstgenannten "weichen" Typ mit solchen vom letztgenannten "harten" Typ miteinander kombiniert werden. Dabei kann das Gewichtsverhältnis "weicher" zu "harter" Polyole zweckmäßigerweise zwischen 6:1 und 1:2 liegen, insbesondere zwi¬ schen 4 : 1 und 1:1.These are highly viscous compounds with a syrupy consistency at room temperature. The viscosity increases with the functionality. Because of the aromatic core, these compounds are self-extinguishing. These aromatic aminopolyols have a very steep increase in viscosity below room temperature, at which the aromatic aminopolyols also assume a glassy form. According to the invention, particularly good results are achieved if polyols of the former "soft" type are combined with those of the latter "hard" type. The weight ratio of "softer" to "hard" polyols can advantageously be between 6: 1 and 1: 2, in particular between 4: 1 and 1: 1.
Ein weiterer wesentlicher Aspekt der Erfindung ist die zum Ein¬ satz kommende Katalysatormischung. Die besonderen Anforderungen an den Schäumprozeß und den Verlauf der Aushärtung können nicht mit Katalysatoren erfüllt werden, die in bekannten Schaumsystemen eingesetzt werden. Benötigt wird ein Katalysatorsystem, das neben der Polyurethanbildung auch die Bildung von Isocyanuratgruppen bewirkt. Außerdem ist wesentlich, daß die zum Einsatz kommenden Katalysatoren für die Polyurethanbildung ausreichend schnell wir¬ ken, um die Anforderungen an die rise time zu erfüllen.Another essential aspect of the invention is the catalyst mixture used. The special requirements for the foaming process and the course of curing cannot be met with catalysts that are used in known foam systems. A catalyst system is required which, in addition to the formation of polyurethane, also causes the formation of isocyanurate groups. It is also essential that the used Catalysts for polyurethane formation act sufficiently quickly to meet the requirements for the rise time.
Eme Gruppe von Katalysatoren, die diesen Anforderungen gerecht wird, sind Ammverbmdungen mit einer Etherfunktion m 2-Stellung vom tertiären Stickstoffatom. Em Beispiel für eme derartige Verbindung ist Bis (dimethylaminoethyl)ether, ein anderes 2-Dirne- thylammoethyl-3-dimethylammopropylether. Derartige Katalysato¬ ren werden unter Bezeichnung Thancat CDP oder DD vertrieben.A group of catalysts that meets these requirements are amm compounds with an ether function in the m 2 position from the tertiary nitrogen atom. An example of a compound of this type is bis (dimethylaminoethyl) ether, another 2-dimethylammoethyl-3-dimethylammopropyl ether. Such catalysts are sold under the name Thancat CDP or DD.
Eine weitere für das erfindungsgemäße System geeignete Katalysa¬ torverbindung ist Pentamethyldiethylentriamm.Another catalyst compound suitable for the system according to the invention is pentamethyldiethylenetriamine.
Als Tπmerisierungskatalysator für die Polyisocyanuratbildung kommen übliche Katalysatoren für diese Reaktion m Frage, wie Ka- liumcarboxylate, beispielsweise Kaliumacetat oder -octoat; Dabco TMR und Dabco TMR-2, wie auch 2,4,6-As the polymerization catalyst for the formation of polyisocyanurate, there are customary catalysts for this reaction, such as potassium carboxylates, for example potassium acetate or octoate; Dabco TMR and Dabco TMR-2, as well as 2,4,6-
Tris (dimethylaminomethyl)phenol, also Katalysatoren auf Basisvon Alkalicarboylaten, quartären Ammuniomsalzen oder phenolsubstitu- ierten Trialkylaminen. Ein derartiger Katalysator befindet sich unter der Handelsbezeichnung K54 auf dem Markt.Tris (dimethylaminomethyl) phenol, that is, catalysts based on alkali metal carboylates, quaternary ammonium salts or phenol-substituted trialkylamines. Such a catalyst is on the market under the trade name K54.
Besonders bevorzugt und geeignet für die erfindungsgemäßen Schaumsysteme ist die Kombination eines Urethankatalysators der Marke Thancat, insbesondere Thancat CDP oder DD, mit dem Tπmeri- sierungskatalysator K54.The combination of a urethane catalyst of the Thancat brand, in particular Thancat CDP or DD, with the polymerization catalyst K54 is particularly preferred and suitable for the foam systems according to the invention.
Die Katalysatoren sollten nicht zu alkalische Amme sein, wenn das erfindungsgemäße Zweikomponentensystem Phosphatester als feu¬ erhemmende Mittel enthält. Phosphatester werden m Gegenwart von Wasser durch alkalische Amme zersetzt.The catalysts should not be too alkaline nurse if the two-component system according to the invention contains phosphate esters as fire-retarding agents. Phosphate esters are decomposed by alkaline wet nurse in the presence of water.
Die Thancat-Katalysatoren sind bekannt für die schnelle Katalyse von Wasser bzw. Polyol mit Isocyanatgruppen. Es hat sich gezeigt, daß sie wesentlich schneller wirken als K54 und andere Trimeπ- sierungskatalysatoren, so daß die Reaktion zwischen Isocyanat und Wasser bzw. Polyol schneller abläuft als K54 die Trimerisierung und Aushärtung unter Isocyanuratbildung katalysieren kann.The Thancat catalysts are known for the rapid catalysis of water or polyol with isocyanate groups. It has been shown that they act much faster than K54 and other trimming catalysts, so that the reaction between isocyanate and Water or polyol runs faster than K54 can catalyze trimerization and curing with formation of isocyanurate.
Die beiden Katalysatoren des Katalysatorsystem und K54 können m gleichen Mengen von mehr als 0,84 Gew.-%, vorzugsweise mehr als etwa 3,0 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht an Polyol und Wasser und abgestimmt auf die Isocyanatmenge, eingesetzt werden. Typischer¬ weise beträgt der Gehalt insgesamt zwischen 7 und 10 Gew-%, bezo¬ gen auf Polyol und Wasser.The two catalysts of the catalyst system and K54 can be used in equal amounts of more than 0.84% by weight, preferably more than about 3.0% by weight, based on the weight of polyol and water and coordinated with the amount of isocyanate . The total content is typically between 7 and 10% by weight, based on polyol and water.
Die Polyolkomponente A kann neben Wasser, das sowohl als Treib¬ mittel wie auch als reaktive und vernetzende Komponente wirkt, weitere Treibmittel enthalten, soweit dies für bestimmte Anwen¬ dungen erforderlich oder vorteilhaft ist. In Frage kommen in die¬ sem Zusammenhang insbesondere niedrigsiedende Ether, Kohlenwas¬ serstoffe und Fluorkohlenwasserstoffe, wie sie üblicherweise zur Erzeugung von Polyurethanschäumen verwandt werden. Erfindungsge¬ mäß bevorzugt sind insbesondere Dimethylether, Propan, Butan, Pentan, Isopentan und Cyclopentan sowie deren Mischungen. Im all¬ gemeinen kommen solche flüssigen oder verflüssigbaren Treibmittel m Frage, deren Siedepunkt zwischen -40°C und 50°C liegt.In addition to water, which acts both as a blowing agent and as a reactive and crosslinking component, the polyol component A can contain further blowing agents, insofar as this is necessary or advantageous for certain applications. Low-boiling ethers, hydrocarbons and fluorohydrocarbons, as are customarily used for producing polyurethane foams, are particularly suitable in this connection. According to the invention, preference is given in particular to dimethyl ether, propane, butane, pentane, isopentane and cyclopentane and mixtures thereof. In general, there are liquid or liquefiable propellants whose boiling point is between -40 ° C and 50 ° C.
Die Isocyanatkomponente B enthält wenigstens em Polyisocyanat mit einer Funktionalität von 2 oder mehr. Als Polyisocyanate kom¬ men m erster Linie aromatische Polyisocyanate m Frage, wie bei¬ spielsweise MDI (Dusocyanatodiphenylmethan) und TDI (Tolylendi- lsocyanat) , beide sowohl in roher Form als auch in Form der rei¬ nen Isomeren oder deren Mischungen, (Phenylendusocyanat, Xylylendusiocyanat, Triphenylmethantrusocyanat, Tolylentri- lsocyanat, Polymethylenpolyphenylpolyisocyanat und NDI (Dnεocya- natonaphthalm) . Ferner können Prepolymere aromatischer Isocya¬ nate und anprepolyτnerisierte Isocyanate, wie flüssiges, carbodumidhaltiges MDI eingesetzt werden.The isocyanate component B contains at least one polyisocyanate with a functionality of 2 or more. The polyisocyanates primarily include aromatic polyisocyanates such as, for example, MDI (diisocyanatodiphenylmethane) and TDI (tolylene diisocyanate), both in crude form and in the form of the pure isomers or their mixtures (phenylene diisocyanate, Xylylene enthusiocyanate, triphenylmethane trusocyanate, tolylene triol isocyanate, polymethylene polyphenyl polyisocyanate and NDI (Dnεocyanana naphthalene), prepolymers of aromatic isocyanates and prepolymerized isocyanates such as liquid, carbodumide-containing MDI can also be used.
Aliphatische und alicyclische Polyisocyanate können ebenfalls eingesetzt werden, vorzugsweise auch m Abmischung mit aromati¬ schen Polyisocyanaten. Beispiele waren HDI (1, 6-Dιιsocyanato- hexan) und IPDI (Isophorondnsocyanat) , auch hydriertes MDI und TDI . Besonders bevorzugt ist em Anteil aliphatischer Polyisocya¬ nate bis zu 50 Gew.-% der Isocyanate B.Aliphatic and alicyclic polyisocyanates can also be used, preferably also in a mixture with aromatic polyisocyanates. Examples were HDI (1,6-diisocyanate hexane) and IPDI (isophorone isocyanate), also hydrogenated MDI and TDI. A proportion of aliphatic polyisocyanates of up to 50% by weight of the isocyanates B is particularly preferred.
Es ist insgesamt wichtig, daß das Verhältnis NCO-Gruppen und OH- Gruppen > 1 ist und insbesondere zwischen 1,2 und 2,0 liegt. Be¬ vorzugt ist em Verhältnis von etwa 1,3 bis etwa 1,8, besonders bevorzugt em solches zwischen 1,4 und etwa 1,6. Der Überschuß an NCO-Äquivalenten ist wesentlich für die Steuerung der tack freeIt is important overall that the ratio of NCO groups and OH groups is> 1 and is in particular between 1.2 and 2.0. A ratio of approximately 1.3 to approximately 1.8 is preferred, particularly preferably a ratio of approximately 1.4 to approximately 1.6. The excess of NCO equivalents is essential for controlling tack free
Unter NCO-Gruppen wird die Gesamtzahl der NCO-Gruppen m der Po¬ lyisocyanatkomponente B verstanden. Der Begriff OH-Gruppen be¬ zieht sich auf die m den verwandten Polyolen vorhandenen OH- Gruppen und umfaßt darüberhinaus auch aktiven Wasserstoff, wie er beispielweise im Wasser und ggfs. im Aminkatalysator und in Zu¬ satzstoffen enthalten ist und zur Reaktion mit den NCO-Gruppen fähig ist.NCO groups are understood to mean the total number of NCO groups m in the polyisocyanate component B. The term OH groups refers to the OH groups present in the related polyols and also includes active hydrogen, such as that contained in water and possibly in the amine catalyst and in additives and for reaction with the NCO- Is capable of groups.
Die Isocyanatkomponente und die Polyolkomponente sollen nach Mög¬ lichkeit so zusammengesetzt sein, daß die Komponenten eine eini¬ germaßen gleiche Viskosität aufweisen, was die Mischbarkeit be¬ günstigt. Dies ist von einiger Bedeutung, besonders bei Mischung in einfachen Mischeinlagen wie bekannten Statikmischern.If possible, the isocyanate component and the polyol component should be composed in such a way that the components have a reasonably identical viscosity, which promotes miscibility. This is of some importance, especially when mixing in simple mixing inserts such as known static mixers.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemaßen Polyolmischung ist, daß die Viskosität über einen breiten Temperaturintervall von etwa 5°C bis etwa 30°C wenig von der Temperatur abhängig ist und das innerhalb dieses Temperaturinterwalls im großen und ganzen gleiche Reaktionszeiten erzielt werden.Another advantage of the polyol mixture according to the invention is that the viscosity is little dependent on the temperature over a wide temperature range from about 5 ° C. to about 30 ° C. and that the reaction times are largely the same within this temperature interval.
Die geringe Temperaturempfindlichkeit im Verhältnis zu bekannten kommerziellen Produkten ist em besonderer Vorteil, da beispiels¬ weise die Raumtemperatur in Neubauten etc. typischerweise über einen weiten Bereich reichen. Die erfindungsgemaßen Schaumsysteme haben eine, gegenüber her¬ kömmlichen Systemen, verminderte cream time und rise time bei gleichzeitig angemessener tack free time. Die tack free time setzt unter allen Umständen erst nach der rise time em, εo daß der Schaum voll expandiert ist, bevor er seine Klebkraft ver¬ liert. Die cremige und viskose Natur des sich entwickelnden Pro¬ dukts führt zudem zu einer besseren Haftung an der gewünschten Stelle und zu einem optimalen Schäumvorgang, ohne daß das Produkt dazu neigt, "auszulaufen". Dadurch wird der Materialverbrauch re¬ duziert und es müssen nachträglich keine größeren (ausgetretenen) Schaummengen beseitigt werden.The low temperature sensitivity in relation to known commercial products is a particular advantage since, for example, the room temperature in new buildings etc. typically extends over a wide range. The foam systems according to the invention have, compared to conventional systems, reduced cream time and rise time with, at the same time, adequate tack free time. Under all circumstances, the tack free time only sets after the rise time, so that the foam is fully expanded before it loses its adhesive power. The creamy and viscous nature of the developing product also leads to better adhesion at the desired location and to an optimal foaming process without the product tending to "leak". As a result, the material consumption is reduced and no larger (leaked) amounts of foam have to be removed subsequently.
Mit den erfindungsgemäßen Zweikomponentensystemen wird insbeson¬ dere erreicht, daß das System nach dem Mischen eme cream time von 1 bis 4 Sekunden, eme rise time von 4 bis 15 Sekunden und eme tack free time von 10 Sekunden und mehr hat, wobei die tack free time immer erst nach Abschluß des Expansionsvorganges ein¬ setzt, im allgemeinen etwa 5 Sekunden spater.With the two-component systems according to the invention it is achieved in particular that after mixing the system has eme cream time of 1 to 4 seconds, eme rise time of 4 to 15 seconds and eme tack free time of 10 seconds and more, the tack free time always starts only after the expansion process has ended, generally about 5 seconds later.
Sowohl die Polyolkomponente A als auch die Isocyanatkomponente B können übliche Additive, wie sie auf diesem Gebiet bekannt sind und Anwendung finden, enthalten. Beispielsweise kann die Polyol- mischungen größere Mengen Flammverzogerer, typischerweise Pho- phatester oder Phosphonate, enthalten. Diese können auch als Weichmacher an den Schaum herangezogen werden. Es sollten bevor¬ zugt solche eingesetzt werden, die gut hydrolysebeständig sind, beispielsweise TCPP (Trichlorpropylphosphat) oder Fyrol PCF (org. Phophorsäureester) .Both the polyol component A and the isocyanate component B can contain conventional additives as are known and used in this field. For example, the polyol mixtures can contain large amounts of flame retardants, typically phosphate esters or phosphonates. These can also be used as plasticizers on the foam. Preference should be given to those which are resistant to hydrolysis, for example TCPP (trichloropropylphosphate) or Fyrol PCF (organic phosphoric acid ester).
Die Wassermenge sollte ausreichen, um die für den Schaumvorgang notwendige Cθ2-Menge bereitzustellen. Andererseits sollte aber kein zu großer Anteil an Harnstoffgruppen im Schaum vorhanden sein, weil dies die Sprodigkeit erhöht. Insgesamt sollte der Was¬ sergehalt so bemessen sein, daß 20 bis 50 % der im System vorhan¬ denen Isocyanatgruppen mit Wasser zu Harnstoffgruppen abreagieren können. Dabei kann die Sprodigkeit des entstehenden Schaumsystems durch geeignete Auswahl "weicher" Polyole sowie durch den Zusatz von Weichmachern und feuerhemmenden Zusätzen gesteuert werden.The amount of water should be sufficient to provide the amount of CO 2 necessary for the foaming process. On the other hand, there should not be too much urea groups in the foam because this increases the brittleness. Overall, the water content should be such that 20 to 50% of the isocyanate groups present in the system can react with water to form urea groups. The brittleness of the resulting foam system be controlled by suitable selection of "soft" polyols and by the addition of plasticizers and fire-retardant additives.
Der Polyolgehalt in der Polyolkomponente ist zweckmäßigerweise so bemessen, daß etwa 10 bis 50 % der Isocyanatgruppen zu Po¬ lyurethangruppen abreagieren können. Gleichzeitig sollte der Isocyanatindex der Polyisocyanatkomponente im Bereich von 120 bis 200 liegen. Dies entspricht einem 20 bis 100%-igen Überschuß an Isocyanatgruppen über die OH-Gruppen.The polyol content in the polyol component is expediently such that about 10 to 50% of the isocyanate groups can react to form polyurethane groups. At the same time, the isocyanate index of the polyisocyanate component should be in the range from 120 to 200. This corresponds to a 20 to 100% excess of isocyanate groups over the OH groups.
Als Treibmittel dient in erster Linie das durch Reaktion des Was¬ ser gebildete CO2. Darüberhinaus kann es wünschenswert sein, wei¬ tere Treibmittel zuzusetzen. Für drucklose Anwendungen aus Kartu¬ schen können hierzu aliphatische oder cycloaliphatische Kohlen¬ wasserstoffe mit einem Siedepunkt von 25 bis 50°C verwandt wer¬ den, beispielsweise Iso- oder Cyclopentan mit Siedepunkten bei 28°C und 49°C.The CO2 which is formed by reaction of the water serves primarily as the blowing agent. In addition, it may be desirable to add further blowing agents. For pressureless applications from cartridges, aliphatic or cycloaliphatic hydrocarbons with a boiling point of 25 to 50 ° C. can be used, for example iso- or cyclopentane with boiling points at 28 ° C. and 49 ° C.
Ist die Polyolmischung nicht ganz homogen, kann die erforderliche Homogenität durch Schütteln des Behälters unmittelbar vor der An¬ wendung erzielt werden.If the polyol mixture is not completely homogeneous, the required homogeneity can be achieved by shaking the container immediately before use.
Die erfindungsgemäßen Zweikomponentensysteme können, wie erwähnt, übliche Zusätze enthalten, wie beispielsweise oberflächenaktive Verbindungen, Verdickungsmittel und dergleichen.As mentioned, the two-component systems according to the invention can contain customary additives, such as, for example, surface-active compounds, thickeners and the like.
Als oberflächenaktive Verbindung können Silikonverbindungen ein¬ gesetzt werden, die für eine stabile Zellstruktur Sorge tragen und einen elastischeren Oberflächenfilm, der für die Auf¬ schäumphase von Bedeutung ist, ergeben. Die Silikone initiieren zudem die Blasenbildung und stabilisieren die Blasen in der Masse. Im Ergebnis können dadurch die Blasengröße und die Elasti¬ zität beeinflußt werden.Silicone compounds can be used as the surface-active compound, which ensure a stable cell structure and result in a more elastic surface film, which is important for the foaming phase. The silicones also initiate the formation of bubbles and stabilize the bubbles in the mass. As a result, the bubble size and the elasticity can be influenced.
Das Raumgewicht des Schaums kann durch das Treibmittel beeinflußt werden. Bei Verwendung eines üblichen verdampfbaren Treibmittels kann dieses in einer Menge von 3 bis 14 %, insbesondere 5 bis 11 %, bezogen auf den Polyolteil, in diesem enthalten sein.The density of the foam can be influenced by the blowing agent. When using a conventional vaporizable blowing agent this can be contained in an amount of 3 to 14%, in particular 5 to 11%, based on the polyol part.
Im übrigen ist festzuhalten, daß die für die Qualität des Schaums erforderlichen Zusätze, soweit sie nicht in die Schaumbildung re¬ aktiv eingreifen, grundsätztlich sowohl in der Polyolkomponente A als auch die Isocyanatkomponente B enthalten sein können, je nach Bedarf .It should also be noted that the additives required for the quality of the foam, provided that they do not intervene in the foam formation, can in principle be present in both polyol component A and isocyanate component B, as required.
Ein besonders bevorzugtes Polyurethansystem für Montagezwecke hat die folgende Zusammensetzung:A particularly preferred polyurethane system for assembly purposes has the following composition:
Polykomponente APoly component A
8 bis 28 Gew.-% difunktionelles Polyol8 to 28% by weight difunctional polyol
20 bis 40 Gew.-% aromatisches Polyol20 to 40% by weight aromatic polyol
15 bis 45 Gew-% Flammverzögerer15 to 45% by weight flame retardant
1,5 bis 10 Gew.-% Katalysator für die Urethanbildung1.5 to 10 wt .-% catalyst for urethane formation
0 bis 12 Gew.-% Katalysator für die Trimerisierung0 to 12 wt% catalyst for trimerization
0,5 bis 3,0 Gew.-% Wasser0.5 to 3.0 wt% water
0 bis 12 Gew.-% zusätzliches Treibmittel (Kohlenwasserstoff)0 to 12% by weight of additional blowing agent (hydrocarbon)
1,5 bis 3,0 Gew.-% oberflächenaktives Mittel.1.5 to 3.0 wt% surfactant.
Isocyanatkomponente BIsocyanate component B
80 bis 100 % Polyisocyanat80 to 100% polyisocyanate
20 bis 0 % feuerhemmende Zusätze.20 to 0% fire retardant additives.
Weiter bevorzugte Zusammensetzungen sind aus den Beispielen er¬ sichtlich.Further preferred compositions can be seen from the examples.
Die erfindungsgemäßen Zweikomponentenschaumsysteme können sowohl aus drucklosen Kartuschen als auch Druckdosen erzeugt werden. Bei der Anwendung aus Druckdosen können die beiden Komponenten A und B in separaten Druckdosen enthalten sein und über eine für solche Zwecke bekannte Vorrichtung gleichzeitig ausgebracht und gemischt werden. Zur Lagerung der beiden Komponenten kommen aber auch her¬ kömmliche 2K-Aerosoldosen in Frage, die die zweite Komponente m einer separaten Kammer m ihrem Inneren enthalten, welche vor Ge- brauch durch einen außen betatigbaren Auslösemechanismus geöffnet wird und ihren Inhalt m die umgebende Druckdose abgibt.The two-component foam systems according to the invention can be produced both from unpressurized cartridges and from pressure cans. When used from pressurized cans, the two components A and B can be contained in separate pressurized cans and simultaneously applied and mixed using a device known for such purposes. For the storage of the two components, however, conventional 2-component aerosol cans are also suitable, which contain the second component in a separate chamber in its interior, which need is opened by a trigger mechanism that can be operated from the outside and releases its contents into the surrounding pressure cell.
In jedem Fall können die Isocyanatkomponente B und die Polyolkom¬ ponente A mit Hilfe herkömmlicher Ausrüstung unter Anwendung be¬ kannter Tackniken gemischt und abgegeben werden.In any case, the isocyanate component B and the polyol component A can be mixed and dispensed using conventional equipment using known tackics.
Da das erfindungsgemaße System nahezu druckfrei eingestellt wer¬ den kann, ist es möglich, die Komponenten A und B m Folienbehäl¬ tern aufzubewahren und aus diesen zur Anwendung zu bringen. Dies ist em Vorteil gegenüber bekannten Drucksystemen, insbesondere auch, was die Produkt- und Arbeitssicherheit anbetrifft.Since the system according to the invention can be set almost without pressure, it is possible to store components A and B in foil containers and to use them from them. This is an advantage over known printing systems, especially when it comes to product and work safety.
Beispielexample
Es wurde eme Reihe von Kompositionen für die Polyolkomponente A und die Polyisocyanatkomponente B hergestellt. Diese Formulierun¬ gen lassen sich drucklos lagern und ergeben durch Zusammenmischen erfindungsgemaße Schaumsysteme, die die Anforderungen an die cream time, rise time und tack free time jeweils erfüllen. Alle Beispiele ergaben gut brauchbare Montagesschäume mit hoher Zugfe¬ stigkeit, die für die Aufbringung auf Melamin geeignet sind. Für jede der Zusammensetzung ist zudem der NCO Überschuß und der NCO- Index angegeben wie auch die Aufschlüsselung des NCO-Verbrauchs durch Wasser, Polyol und Trimerisierung.A number of compositions for polyol component A and polyisocyanate component B were produced. These formulations can be stored without pressure and, when mixed together, result in foam systems according to the invention which meet the requirements for cream time, rise time and tack free time in each case. All examples gave usable assembly foams with high tensile strength, which are suitable for application to melamine. For each of the compositions, the NCO excess and the NCO index are also given, as is the breakdown of the NCO consumption by water, polyol and trimerization.
Für die Ausbringung aus Kartuschen geeignete Zweikomponenten- schaumsysteme wurden aus den in den Tabellen 1 und 2 niedergeleg¬ ten Formulierungen für die Polyolkomponente A und die Isocyanat¬ komponente B erstellt. Alle Angaben sind m Gewichtsprozent, so¬ weit nicht anders angegeben. Tabelle 1 Polyolkomponente ATwo-component foam systems suitable for application from cartridges were prepared from the formulations for the polyol component A and the isocyanate component B set out in Tables 1 and 2. All data are in percent by weight, unless stated otherwise. Table 1 Polyol component A
Formulierung 1/1 1/2 1/3 1/4 1/5 1/6 1/7 1/8Formulation 1/1 1/2 1/3 1/4 1/5 1/6 1/7 1/8
EO/PO-Block- copolymer 1 15.9 25.3 15.9 15.9 15.9 21.2 15.9 16.2EO / PO block copolymer 1 15.9 25.3 15.9 15.9 15.9 21.2 15.9 16.2
AromatischesAromatic
Aminopolyol 2 25.1 25.3 25.1 25.1 25.1 33.4 25.1 25.6Aminopolyol 2 25.1 25.3 25.1 25.1 25.1 33.4 25.1 25.6
Wasser 2.0 3.0 2.0 3.0 2.0 2.7 1.7 3.0Water 2.0 3.0 2.0 3.0 2.0 2.7 1.7 3.0
(OHZ 6230)(OHZ 6230)
Cyclopentan 11.9Cyclopentane 11.9
TMCP 50.0 40.4 48.2 48.1 49.1 33.4 35.1 47.5TMCP 50.0 40.4 48.2 48.1 49.1 33.4 35.1 47.5
Silikon SR 321 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.7 2.0Silicon SR 321 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.7 2.0
UAX6164 4.7UAX6164 4.7
Thancat CDPThancat CDP
70 % 3.0 3.0 1.5 0.5 0.5 4.0 3.0 1.070% 3.0 3.0 1.5 0.5 0.5 4.0 3.0 1.0
K 54 2.0 2.0 5.3 5.3 5.3 2.7 5.3 2.0K 54 2.0 2.0 5.3 5.3 5.3 2.7 5.3 2.0
OHZ 262 324 262 324 262 350 243 327OHZ 262 324 262 324 262 350 243 327
Isocyanatkomponente BIsocyanate component B
DesmodurDesmodur
44V20L 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.044V20L 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0
NCO %-Gehalt 31.60 31.60 31.60 31.60 31.60 31.60 31.60 31.60NCO% content 31.60 31.60 31.60 31.60 31.60 31.60 31.60 31.60
Kartuschecartridge
Einfüllge- wicht Polyol 93.3 91.1 92.9 92.9 93.1 90.5 89.8 93.0Filling weight polyol 93.3 91.1 92.9 92.9 93.1 90.5 89.8 93.0
Einfüllge- wicht Iso¬ cyanat 96.0 96.0 96.0 96.0 96.0 96.0 96.0 96.0Filling weight isocyanate 96.0 96.0 96.0 96.0 96.0 96.0 96.0 96.0
Masse gesamt 189.3 187.1 188.9 188.9 189.1 186.5 185.8 189.0 NCO-% Über¬ schuß 6.37 4.40 6.43 4.13 6.39 3.56 7.54 4.Total mass 189.3 187.1 188.9 188.9 189.1 186.5 185.8 189.0 NCO% excess 6.37 4.40 6.43 4.13 6.39 3.56 7.54 4.
NCO-Index 166 137 167 134 166 128 186 133 durch Wasser Q. 31 47 31 47 31 42 27 47 durch Polyol *o 30 27 30 29 30 37 28 29 durch Trime- risierung % 39 26 39 24 39 20 45 24NCO index 166 137 167 134 166 128 186 133 through water Q. 31 47 31 47 31 42 27 47 through polyol * o 30 27 30 29 30 37 28 29 through trimming% 39 26 39 24 39 20 45 24
Summe % 100 100 100 100 100 100 100 100Total% 100 100 100 100 100 100 100 100
EO/PO-Blockcopolymer 1 Synperonic L 121 mit 10 % EO-Anteil, MG ca 4400, OHZ 25,5EO / PO block copolymer 1 Synperonic L 121 with 10% EO content, MW ca 4400, OHZ 25.5
Aromatisches Aminopolyol 2 Arcol 3750, OHZ 530Aromatic aminopolyol 2 Arcol 3750, OHZ 530
Desmodur 44V20L Roh-MDIDesmodur 44V20L raw MDI
Tabelle 2 Polyolkomponente ATable 2 Polyol component A
Formulierung 2/1 2/2 2/3 2/4 2/5 2/6 2/7 2/8Formulation 2/1 2/2 2/3 2/4 2/5 2/6 2/7 2/8
Ruböl umgeester 29.0 44.0Rub oil transesterified 29.0 44.0
Ruböl modifi¬ ziert (Wasser) 32.0Ruböl modified (water) 32.0
Sojaöl modifi¬ ziert (Methanol) 32.5Soybean oil modified (methanol) 32.5
EO/PO-Blockco¬ polymer 3 37.0 37.0EO / PO block copolymer 3 37.0 37.0
EO/PO-Blockco¬ polymer 2 37.0 27.0EO / PO block copolymer 2 37.0 27.0
EO/PO-Blockco¬ polymer 1 37.0 25.0 20.0 25.0EO / PO block copolymer 1 37.0 25.0 20.0 25.0
Aromatisches Aminopolyol 2 24.0 AromatischesAromatic aminopolyol 2 24.0 Aromatic
Aminopolyol 3 24.0 24.0 24.0 10.0Aminopolyol 3 24.0 24.0 24.0 10.0
Wasser 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0Water 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0
(OHZ 6230)(OHZ 6230)
Weichmacher phophorhaltig 29.5 30.5 30.5 29.5 20.0 18.5 24.5 20.0Plasticizer containing phosphorus 29.5 30.5 30.5 29.5 20.0 18.5 24.5 20.0
Flammschutz¬ mittel, chlor¬ haltig 6.5 8.0Flame retardant, containing chlorine 6.5 8.0
Flammschutz- mittel, brom¬ haltig, OHZ 239 10.0 8.0Flame retardant, bromine-containing, OHZ 239 10.0 8.0
Stabilisator 2.0 1.0 1.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0Stabilizer 2.0 1.0 1.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0
Bis (dimethyl- aminoethyl) ether 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0Bis (dimethylaminoethyl) ether 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0
Pentamethyl- diethylentri- amin 3.0 3.0Pentamethyldiethylenetriamine 3.0 3.0
K 54 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5K 54 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5
OHZ 328 331 334 329 269 271 292 289OHZ 328 331 334 329 269 271 292 289
Isocyanatkomponente BIsocyanate component B
DesmodurDesmodur
44V20L 100.0 98.0 98.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.044V20L 100.0 98.0 98.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0
Stabilisator 1.0 1.0Stabilizer 1.0 1.0
Thixotropierung 1.0 1.0Thixotropy 1.0 1.0
NCO %-Gehalt 31.60 30.97 30.97 31.60 31.60 31.60 31.60 31.60NCO% content 31.60 30.97 30.97 31.60 31.60 31.60 31.60 31.60
Kartuschecartridge
Emfüllge- wicht Polyol 88.5 89.0 88.7 88.9 90.9 88.2 88.5 85.6Fill weight polyol 88.5 89.0 88.7 88.9 90.9 88.2 88.5 85.6
Emfüllge- wicht Isocya¬ nat 96.0 95.6 95.6 96.0 96.0 96.0 96.0 96.0 Masse gesamt 184.5 184.7 184.3 184.9 186.9 184.2 184.5 181.6The filling weight isocyanate 96.0 95.6 95.6 96.0 96.0 96.0 96.0 96.0 Total mass 184.5 184.7 184.3 184.9 186.9 184.2 184.5 181.6
NCO %-Gehalt 4.66 4.11 4.04 4.57 6.43 6.76 5.98 6.51NCO% content 4.66 4.11 4.04 4.57 6.43 6.76 5.98 6.51
INDEX 139 134 133 138 165 169 157 164 durch Wasser 47 47 47 47 47 47 47 47 durch Polyol 26 27 28 27 15 13 18 15 durch Trime- risierung 27 26 25 26 38 40 36 38INDEX 139 134 133 138 165 169 157 164 through water 47 47 47 47 47 47 47 47 through polyol 26 27 28 27 15 13 18 15 through trimming 27 26 25 26 38 40 36 38
Summe m % 100 100 100 100 100 100 100 100Sum m% 100 100 100 100 100 100 100 100
Tabelle 2/FortsetzunqTable 2 / Continuation
Polyolkomponente APolyol component A
Formulierung 2/9 2/10 2/11 2/12Formulation 2/9 2/10 2/11 2/12
Polypropylen- triol, OHZ 380 20.0Polypropylene triol, OHZ 380 20.0
Ricinusöl 23.0Castor oil 23.0
Ruböl, modifi¬ ziert, (Wasser) 10.5Ruböl, modified, (water) 10.5
Ruböl modifi¬ ziert, (Butanol) 34.0Ruböl modified, (butanol) 34.0
EO/PO-Blockco¬ polymer 1 15.0 26.0 37.0 30.0EO / PO block copolymer 1 15.0 26.0 37.0 30.0
Aromatisches Aminopolyol 1 10.0Aromatic aminopolyol 1 10.0
AromatischesAromatic
Aminopolyol 3 11. .5Aminopolyol 3 11. .5
Wasser 3. .0 3.0 3. ,0 3.0Water 3. .0 3.0 3., 0 3.0
Weichmacher, phosphorhaltig 30 .0 31.5 30. .0 30.0Plasticizer, containing phosphorus 30 .0 31.5 30. .0 30.0
Flammschutz¬ mittel, brom¬ haltig 23 .5 Stabilisator 2.0 2.0 2.0 2.0Flame retardant, contains bromine 23 .5 Stabilizer 2.0 2.0 2.0 2.0
Bis (di .methyl- aminoeithyl) ether 2.0 2.0 2.0 2.0Bis (di. Methylaminoeithyl) ether 2.0 2.0 2.0 2.0
K 54 2.5 2.5 2.5 2.5K 54 2.5 2.5 2.5 2.5
OHZ 301 277 253 297OHZ 301 277 253 297
Isocyanatkomponente BIsocyanate component B
DesmodurDesmodur
44V20L 100.0 100.0 100.0 100.044V20L 100.0 100.0 100.0 100.0
NCO %-Gehalt 31.60 31.60 31.60 31.60NCO% content 31.60 31.60 31.60 31.60
Kartuschecartridge
Emfüllge- wicht Polyol 86.8 86.4 95.2 87.5Fill weight polyol 86.8 86.4 95.2 87.5
Emfüllge- wicht Iso¬ cyanat 96.0 96.0 96.0 96.0Weight of isocyanate 96.0 96.0 96.0 96.0
Masse gesamt 182.8 182.4 191.2 183.5Total mass 182.8 182.4 191.2 183.5
NCO %-Gehalt 5.93 6.82 6.46 5.96NCO% content 5.93 6.82 6.46 5.96
INDEX 155 169 169 156 durch Wasser 47 47 47 47 durch Polyol 19 13 13 18 durch Trime- risierung 34 40 40 35INDEX 155 169 169 156 through water 47 47 47 47 through polyol 19 13 13 18 through trim 34 34 40 40 35
Summe in % 100 100 100 100Total in% 100 100 100 100
Ruböl, umgeestert mit Ethylenglykol (90:10) , OHZ 180Rub oil, transesterified with ethylene glycol (90:10), OHZ 180
Ruböl expoxidiert, mit Wasser modifiziert, OHZ 248Ruboil epoxidized, modified with water, OHZ 248
Sojaöl, expoxidiert, mit Methanol modifiziert, OHZ 118Soybean oil, epoxidized, modified with methanol, OHZ 118
Ruböl expoxidiert, n-Butanol modifiziert, OHZ 137Ruboil epoxidized, n-butanol modified, OHZ 137
EO/PO-Blockcopolymer 3 (Synperonic L81) mit 10 % EO-Anteil , MG ca. 2700, OHZ 41EO / PO block copolymer 3 (Synperonic L81) with 10% EO content, MW approx. 2700, OHZ 41
EO-PO-Blockcopolymer 2 (Synperonic L92) mit 20 % EO-Anteil, MG ca. 3400, OHZ 32 EO/PO-Blockcopolymer 1 (Synperonic L121) mit 10 % EO-Anteil, MG ca 4400, OHZ 25.5EO-PO block copolymer 2 (Synperonic L92) with 20% EO content, MW approx. 3400, OHZ 32 EO / PO block copolymer 1 (Synperonic L121) with 10% EO content, MW ca 4400, OHZ 25.5
Aromatisches Aminopolyol 1 Arcol 3541, OHZ 475Aromatic aminopolyol 1 Arcol 3541, OHZ 475
Aromatisches Aminopolyol 2 Arcol 3750, OHZ 530Aromatic aminopolyol 2 Arcol 3750, OHZ 530
Aromatisches Aminopolyol 3 Arcol 3758, OHZ 550Aromatic aminopolyol 3 Arcol 3758, OHZ 550
Alle Formulierungen ergeben Schäume mit guten Eigenschaften im Hinblick auf Druckfestigkeit und Adhäsion an Holzfunier, Melamin, Mauerwerk und Beton. Die Schäume besitzen Raumgewichte im Bereich von 30 bis 50 kg/m3.All formulations result in foams with good properties in terms of compressive strength and adhesion to wood veneer, melamine, masonry and concrete. The foams have density in the range from 30 to 50 kg / m 3 .
Alle Schäume gemäß Tabelle 1 und 2 zeigten die richtige Reihen¬ folge, was rise time und tack free time anbetrifft. Die Schaumex¬ pansion war nach 4 bis 15 Sekunden geschlossen und Klebfreiheit nach 13 bis 33 Sekunden erreicht. Aufgrund der außerordentlich kurzen cream time von weniger als 3 Sekunden bestand nur geringe Tendenz zum Verlaufen und Wegfließen. Das Auftragen war in jedem Fall einfach. Besonders gute Festigkeitseigenschaften werden mit einem NCO/OH-Verhältnis von >_ 1, 4 erreicht. All foams according to Tables 1 and 2 showed the correct order in terms of rise time and tack free time. The foam expansion was closed after 4 to 15 seconds and freedom from tack was reached after 13 to 33 seconds. Due to the extremely short cream time of less than 3 seconds, there was little tendency to run away and flow away. The application was easy in any case. Particularly good strength properties are achieved with an NCO / OH ratio of> _ 1.4.

Claims

Patentansprüche claims
1. Zweikomponentensystem zur Erzeugung von Po¬ lyurethanschäumen, bestehend aus einer Polyolkompo¬ nente A mit wenigstens einem Polyol mit einer Funk- tionaliät von 2 oder mehr, Wasser sowie einem Kata¬ lysatorsystem aus wenigstens zwei Katalystoren, von denen wenigstens einer die Reaktion des Polyisocya- nats mit dem Polyol und/oder dem Wasser zu kataly¬ sieren vermag und wenigstens ein weiterer die Tri- merisierung von Isocyanatgruppen zu katalysieren vermag, sowie einer Polyisocyanatkomponente B mit wenigstens einem Polyisocyanat mit einer Funktiona¬ lität von .>. 2, wobei daε Verhältnis zwischen NCO- Gruppen in der Komponente B und OH-Gruppen in der Komponente A > 1 ist.1. Two-component system for producing polyurethane foams, consisting of a polyol component A with at least one polyol with a functionality of 2 or more, water and a catalyst system consisting of at least two catalysts, at least one of which is the reaction of the polyisocya is able to catalyze nates with the polyol and / or the water and at least one other is able to catalyze the trimerization of isocyanate groups, and also a polyisocyanate component B with at least one polyisocyanate with a functionality of. 2, where the ratio between NCO groups in component B and OH groups in component A is> 1.
2. Zweikomponentensystem nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Polyolkomponente A zusätzlich ein organisches Treibmittel enthält.2. Two-component system according to claim 1, characterized in that the polyol component A additionally contains an organic blowing agent.
3. Zweikomponentensystem nach Anspruch 2 , dadurch ge¬ kennzeichnet, daß als organisches Treibmittel ein Kohlenwasserstoff, Ether, Fluorkohlenwasserstoff und/oder Gemisch derselben mit einem Siedepunkt im Bereich von -40°C bis +50°C ist.3. Two-component system according to claim 2, characterized in that the organic blowing agent is a hydrocarbon, ether, fluorocarbon and / or a mixture thereof with a boiling point in the range from -40 ° C to + 50 ° C.
4. Zweikomponentensystem nach Anspruch 2 oder 3, da¬ durch gekennzeichnet, daß aus Treibmittel Propan, Butan, Pentan, Isopentan, Cyclopentan, Dime- thylether oder Mischungen derselben besteht.4. Two-component system according to claim 2 or 3, characterized in that propellant consists of propane, butane, pentane, isopentane, cyclopentane, dimethyl ether or mixtures thereof.
5. Zweikomponentensystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Poly¬ isocyanatkomponente B aromatische Isocyanate, Pre- polymere aus aromatischen Isocyanaten oder anprepo- lymeπsierte Isocyanate enthält.5. Two-component system according to one of the preceding claims, characterized in that the poly isocyanate component B aromatic isocyanates, pre- contains polymers made from aromatic isocyanates or prepolymerized isocyanates.
6. Zweikomponentensystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Poly¬ isocyanatkomponente B aliphatische Polyisocyanate enthält .6. Two-component system according to one of the preceding claims, characterized in that the poly isocyanate component B contains aliphatic polyisocyanates.
7. Zweikomponentensystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyol¬ komponente A ein oder mehrere Polyetherpolyole mit einem Molekulargewicht im Bereich von 1000 bis 6000 und einer OH-Zahl von 10 bis 60 enthält.7. Two-component system according to one of the preceding claims, characterized in that the polyol component A contains one or more polyether polyols having a molecular weight in the range from 1000 to 6000 and an OH number from 10 to 60.
8. Zweikomponentensystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyol¬ komponente A wenigstens ein aromatisches Aminopo¬ lyol mit einer Funktionalität von 4 bis 6 und einer OH-Zahl von 400 bis 600 enthält.8. Two-component system according to one of the preceding claims, characterized in that the polyol component A contains at least one aromatic aminopoly lyol having a functionality of 4 to 6 and an OH number of 400 to 600.
9. Zweikomponentensystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyol¬ komponente A natürlich vorkommende Polyole, modifi¬ zierte Naturöle oder Mischungen derselben enthält .9. Two-component system according to one of the preceding claims, characterized in that the polyol component A contains naturally occurring polyols, modified natural oils or mixtures thereof.
10. Zweikomponentensystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es als Kata¬ lysator, der die Reaktion des Polyisocyanats mit Wasser oder Polyol zu katalysieren vermag, Bis- (2- dimethylammoethyl) ether, 2-Dιmethylaminoethyl-3- dimethylammopropylether, Pentamethyltriethylendia- min, oder Mischungen davon enthält.10. Two-component system according to one of the preceding claims, characterized in that it is a catalyst which can catalyze the reaction of the polyisocyanate with water or polyol, bis (2-dimethylammoethyl) ether, 2-dimethylaminoethyl-3-dimethylammopropyl ether, pentamethyltriethylene dia - min, or mixtures thereof.
11. Zweikomponentensystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es als Kata¬ lysator, der die Tπmerisierung von Isocyanatgrup¬ pen katalysiert, em Kaliumcarboxylat 2,4,6- Tris (dimethylaminomethyl)phenol, Dabco TMR, Dabco TMR-2 oder Mischungen derselben enthält.11. Two-component system according to one of the preceding claims, characterized in that it is a potassium carboxylate 2,4,6- as a catalyst which catalyzes the polymerization of isocyanate groups. Tris (dimethylaminomethyl) phenol, Dabco TMR, Dabco TMR-2 or mixtures thereof.
12. Zweikomponentensystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es übliche Flammschutzmittel, Stabilisatoren, Weichmacher, Mittel zur Einstellung der Fließfähigkeit, Zell¬ struktur und Viskosität und der dergleichen ent¬ hält.12. Two-component system according to one of the preceding claims, characterized in that it contains conventional flame retardants, stabilizers, plasticizers, agents for adjusting the flowability, cell structure and viscosity and the like.
13. Zweikomponentensystem nach einem vorstehenden An¬ sprüche, gekennzeichnet durch einen Isocyanatindex des Systems von 120 bis 200.13. Two-component system according to one of the preceding claims, characterized by an isocyanate index of the system from 120 to 200.
14. Zweikomponentensystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasser¬ gehalt so bemessen ist, daß 20 bis 50 % der im Sy¬ stem vorhandenden Isocyanatgruppen mit Wasser zur Harnstoffgruppen abreagieren können.14. Two-component system according to one of the preceding claims, characterized in that the water content is dimensioned such that 20 to 50% of the isocyanate groups present in the system can react with water to form urea groups.
15. Zweikomponentensystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichent, daß der Polyol¬ gehalt in der Polyolkomponente so bemessen ist, daß 10 bis 50 % der Isocyanatgruppen zu Polyurethan¬ gruppen abreagieren können.15. Two-component system according to one of the preceding claims, characterized in that the polyol content in the polyol component is such that 10 to 50% of the isocyanate groups can react to give polyurethane groups.
16. Kartuschen- oder Druckdosensystem, enthaltend daε16. Cartridge or pressure can system containing daε
Zweikomponentensystem eines der vorstehenden An¬ sprüche.Two-component system of one of the preceding claims.
17. Verwendung eines Zweikomponentensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15 zur Erzeugung von Montage, Verpackungs- , Fugenεchaum und Gußmasse. 17. Use of a two-component system according to one of claims 1 to 15 for producing assembly, packaging, Fugenεchaum and casting compound.
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