DE2728031A1 - Verfahren zur herstellung von hochelastischen polyurethanschaumstoffen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von hochelastischen polyurethanschaumstoffen

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Description

Th. Goldschmidt AG, Essen
Verfahren zur Herstellung von hochelastischen Polyurethanschaumstoffen
Patentansprüche: Seiten 2 bis 4 Beschreibung: Seiten 5 bis
809810/0586
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von hochelastischen, offenzelligen Urethangruppen aufweisenden Schaumstoffen aus Polyätherpolyolen, Polyisocyanaten, Wasser, Katalysatoren, Emulgatoren bzw. Stabilisatoren, Vernetzungsmitteln und gegebenenfalls organischen Treibmitteln.
Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von hochelastischen Polyurethanschaumstoffen (sogenannten "high resilience" Schaumstoffen) unter Verwendung von für die Herstellung von Urethanschaumstoffen üblichen PoIyäthern, ausschließlich aus Alkylenoxiden aufgebauten PoIyolen und Toluylendiisocyanat als Rohstoffe.
Weichelastische Polyurethanschaumstoffe haben in der Polsterindustrie inzwischen eine breite Verwendung gefunden. In der Entwicklung dieser Schaumstoffe war es die Zielsetzung, die physikalischen Eigenschaften von Schaumstoffen aus Naturlatex nachzustellen. Dies ist bis heute nur unzulänglich gelungen. Den physikalischen Eigenschaften von Latexschäumen am nächsten kommen solche Polyurethanschaumstoffe, die als hochelastische oder high resilience Polyurethanschaumstoffe technisch wohl bekannt sind. Sie zeichnen sich in ihren physikalischen Eigenschaften gegenüber konventionellen elastischen Polyurethanweichschäumen dadurch aus, daß ihre Kraft-Verformungskennlinien kein Plateau aufweisen und der Quotient aus der Einstauchhärte bei 65 und 25 % Verformung über 2,4 liegt. Ferner soll die Rückprallelastizität bei Werten über 50 % liegen.
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Hochelastische Schaumstoffe, die diese Eigenschaften aufweisen, sind bereits mehrfach beschrieben worden, jedoch haben die bei der Produktion solcher Schaumstoffe auftretenden Probleme die Zahl der technisch realisierbaren Möglichkeiten stark eingeengt.
Technisch ist erwünscht, daß Schaumstoffe in kontinuierlichen Blöcken oder in Formen nach der sogenannten "one shot" Methode hergestellt werden können und nach dem Aufsteigen bei der Aushärtung nicht einsacken oder schrumpfen. Um dieses zu erzielen, ist es notwendig, daß die Schäume nach dem Aufsteigen ohne mechanische Einwirkung ihre Zellen zumindest teilweise öffnen, was häufig daran erkenntlich ist, daß die Schäume abblasen. Außerdem ist es erwünscht, daß nach einem bestimmten Verfahren Schäume mit einer breiten Variationsmöglichkeit in ihrem Raumgewicht hergestellt werden können, z.B. Blockschäume mit Raumgewichten zwischen 18 und 50 kg/m und Formschäume mit Raumgewichten zwischen 30 und 80 kg/m .
Versuche, derartige hochelastische Polyurethanschäume in diesen Raumgewichtsbereichen mit üblichen konventionellen Polyolen und Toluylendiisocyanaten in der Weise herzustellen, daß sich ihre Zellfenster nach dem Aufsteigen öffnen, sind bisher nur unzureichend gelungen. Die meisten der für die Herstellung hochelastischer Schaumstoffe vorgeschlagenen Verfahren zeigen den Nachteil, daß die Zellfenster der Schäume sich nach dem Aufsteigen nicht oder nur unzureichend öffnen, so daß die Schäume nach dem Aushärten beim Abkühlen
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schrumpfen. Das Schrumpfen kann nur dadurch vermieden werden, indem man die Schäume kurze Zeit nach dem Aufsteigen aufdrückt, wobei die Zellenwände der Schäume mechanisch zerstört werden. Diese Verfahrensweise ist besonders bei niedrigeren Raumgewichten mit schwerwiegenden Nachteilen verbunden, da die physikalischen Eigenschaften der Schäume durch das Zerreißen im noch nicht vollständig ausgehärteten Zustand wesentlich beeinträchtigt werden.
Entsprechend dem Stand der Technik hat man erfolgreich versucht, Schäume gewünschter Eigenschaften dadurch herzustellen, daß man die zur Schaumbildung benötigten Rohstoffe modifizierte.
So ist es beispielsweise aus der DT-OS 2 242 476 und der US-PS 3 383 351 bekannt, anstelle der konventionellen PoIyätherpolyole modifizierte Polyätherpolyole zu verwenden, welche aufgepfropft organische polymere Seitenketten enthalten. Derartige Seitenketten können durch radikalisch induzierte Aufpfropfung von Styrol und/oder Acrylnitril erhalten werden. Eine detaillierte Beschreibung dieses Verfahrensweges ist in der genannten DT-OS 2 242 476 beschrieben.
Ein anderer Lösungsweg kann der DT-OS 2 221 811 und der DT-OS 2 232 525 entnommen werden. Entsprechend dieser DT-OSen verwendet man modifizierte Isocyanatkomponenten,
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wobei im wesentlichen Isocyanursäureringe oder Biuret-, Allophanat- und/oder Urethangruppen enthaltende Isocyanate eingesetzt werden.
Die Verwendung spezieller modifizierter Polyätherpolyole bzw. modifizierter Isocyanate führt zwangsläufig immer zu einer Verteuerung der Verfahrensprodukte. Für den Schaumhersteller ist es in der Praxis nach wie vor erwünscht, hochelastische Polyurethanschaumstoffe aus konventionellen, d.h. ausschließlich aus Alkylenoxiden aufgebauten Polyätherpolyolen und Diisocyanaten herzustellen, die dem Verarbeiter für die Herstellung von Polyurethanschaumstoffen als wirtschaftlichste Rohstoffe zur Verfügung stehen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von hochelastischen Polyurethanschaumstoffen zu entwickeln, bei dem es möglich ist, konventionelle Polyätherpolyole durch Umsetzung mit dem technisch am einfachsten zugänglichen reinen Toluylendiisocyanat, insbesondere dem 2,4- und 2,6-Isomerengemisch im Gewichtsverhältnis 80 : 20, zu verschäumen.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß dieses Ziel zu erreichen ist, wenn man die Herstellung von Schaumstoffen aus konventionellen Polyätherpolyolen und Toluylendiisocyanat in Gegenwart bestimmter, ausgewählter Silicone und Vernetzer durchführt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren stellt sich somit als Auswahlerfindung dar, die die Verwendung einer bestimmten Kombination von Siloxanen und Vernetzern vorschreibt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit dadurch gekennzeichnet, daß man dem Verschäumungsansatz
A) 0,01 bis 2,0 g/100 g Polyol einer Siloxankomponente zusetzt, welche wahlweise besteht aus
A1) einem geradkettigen oder verzweigten, fraktionierten Organopolysiloxan, welches ein Gemisch aus Polysiloxanen mit 7 bis 20 Si-Atomen darstellt, wobei die Si-Valenzen, die nicht über Sauerstoff mit Silicium verbunden sind, mit niederen, gegebenenfalls substituierten, Alkylresten und/oder Arylresten abgesättigt sind, wobei die endscändigen Si-Atome jeweils eine niedere Alkoxy- oder eine Hydroxygruppe aufweisen können oder
A2) an sich bekannten Polyoxyalkylen-Polysiloxan-Blockmischpolymerisaten, deren Siloxanblock der Definition unter A.) entspricht, wobei jedoch an die Stelle des oder der Alkoxyreste Polyätherblöcke mit mittleren Molekulargewichten < 1500 getreten sind oder
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A,) an sich bekannten geradkettigen oder verzweigten Organopolysiloxanen, der Siloxanblock bzw. -blöcke annähernd im statistischen Gleichgewicht ist (sind), wobei jeder Block im Mittel 5 bis 15 Si-Atome aufweist und pro Siloxanblock mindestens eine substituierte Alkylgruppe oder eine Alkylarylgruppe enthalten, oder
A.) an sich bekannten Polyoxyalkylen-Polysiloxan-Blockmischpolymerisaten, deren Siloxanblock bzw. -blöcke annähernd im statistischen Gleichgewicht ist (sind) und wobei jeder Block im Mittel 5 bis 15 Si-Atome aufweist und pro Siloxanblock 2 bis 6 Polyoxyalkylenblöcke mit mittleren Molekulargewichten < 1500 enthalten
B) 0,01 bis 0,2 g · Hydroxyäquivalentgewicht/100 g Polyol eines Vernetzers zusetzt, welcher mindestens 4 Hydroxylgruppen pro Molekül aufweist und ein Hydroxyäquivalentgewicht von 30 bis 180 hat.
Bei den Polysiloxanen A1 handelt es sich um eine Fraktion von Polysiloxanen mit 7 bis 20 Si-Atomen, d.h. um ein Siloxangemisch, bei dem die Anteile mit weniger als 7 und mehr als 20 Si-Atomen abgetrennt worden sind. Die Abtrennung erfolgt in an sich bekannter Weise, z.B. durch eine Destil-
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lation. Beispiele von Siloxanen, welche gemäß A1) verwendbar sind, sind Methy!polysiloxane, Methylpheny!polysiloxane sowie andere Siloxane, mit niederen Alkylresten. Unter niederen Alkylresten sind dabei Alkylreste mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen zu verstehen. Enthalten die Polysiloxane endständig Alkoxygruppen, leiten sich die Alkoxygruppen ebenfalls von niederen Alkoholen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ab.
Die Polysiloxane gemäß A.,) müssen deshalb fraktioniert sein, da Polyorganosiloxane, die im Mittel 7 bis 20 Si-Atome enthalten und deren Molekulargewichtsverteilung sich im statistischen Gleichgewicht befindet, infolge ihrer Anteile an Molekülen mit über 20 Si-Atomen und insbesondere über 30 Si-Atomen in den beschriebenen Schaumsystemen zunehmend entschäumend wirken. Die obere Grenze von 20 Si-Atomen ist daher so zu verstehen, daß destillierte Anteile mit Kettenlängen von 20 bis 25 Si-Atomen noch enthalten sein können. Der Anteil nicht flüchtiger Bestandteile im gesamten Gemisch soll jedoch geringer sein als 0,5 Gew.-%.
Siloxane mit Kettenlängen von 2 bis 6 Si-Atomen sind in den Verschäumungsgemischen nicht oder nur wenig wirksam. Sie haben jedoch keinen nachteiligen Einfluß. Es ist daher bevorzugt, aber nicht unbedingt erforderlich, diese Anteile aus dem erfindungsgemäß zu verwendenden Siloxangemisch abzutrennen.
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Als Polysiloxane gemäß A1 sind lineare Polydimethylsiloxane bevorzugt.
Bei den Polysiloxanen gemäß A2 handelt es sich um Polyoxyalkylen-Polysiloxan-Blockmischpolymerisate, deren Polysiloxanblock oder deren Polysiloxanblöcke ebenfalls ein Fraktionsgemisch mit 7 bis 20 Si-Atomen pro Siloxanblock darstellen. Der Polyoxyalkylenrest hat ein Molgewicht < 15OO. Das Verhältnis von Äthylenoxid zu Propylenoxid in den Polyoxyalkylenblöcken kann molar gerechnet, im Verhältnis 20 : 80 bis 80 : 20 liegen. Sie unterscheiden sich somit von den Polysiloxanen gemäß A1) formal dadurch, daß an die Stelle des oder der Alkoxygruppen ein oder mehrere Polyoxyalkylenblöcke getreten sind.
Die Polysiloxane gemäß A3) enthalten als Polysiloxanblock oder Polysiloxanblöcke äquilibrierte Organopolysiloxane, d.h. solche, deren Molgewichts verteilung annähernd dem statistischer1 Gleichgewicht entspricht und im Gegensatz zu dem vorgenannten Polysiloxan nicht fraktioniert sind. Im Mittel enthält jeder Polysiloxanblock 5 bis 15 Si-Atome. Sie enthalten pro Siloxanblock im Mittel mindestens eine und vorzugsweise bis zu 6 substituierte Alkylgruppen, wie z.B. die 3-Cyanopropyl-, 3-Chlorpropyl- oder 3-Cyanopropylpropoxygruppe oder Alkylarylgruppen, wie z.B. die Äthylpheny!gruppe. Die nicht mit
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Sauerstoff verbundenen Valenzen der Si-Atome sind mit niederen Alkyl- und/oder Arylresten, vorzugsweise Methylresten, abgesättigt.
Die Polyoxyalkylen-Polysiloxan-Blockmischpolymerisate gemäß A4) enthalten als Polysiloxanblock oder Polysiloxanblöcke äquilibrierte Organopolysiloxane, d.h. solche, deren Molgewichtsverteilung annähernd dem statistischen Gleichgewicht entspricht und im Gegensatz zu dem vorgenannten Polysiloxan nicht fraktioniert sind. Im Mittel enthält jeder Polysiloxanblock 5 bis 15 Si-Atome. Pro Siloxanblock sollen im Blockmischpolymerisat 2 bis 6 Polyoxyalkylenblöcke obiger Definition enthalten sein. Die nicht mit Sauerstoff verbundenen Valenzen der Si-Atome sind mit niederen Alkyl- und/oder Arylresten, vorzugsweise Methylresten, abgesättigt.
Der Aufbau und die Herstellung der Polyäther-Polysiloxan-Copolymeren gemäß A~) und A.) sind dem Fachmann bekannt. Die Siloxanblöcke können linear oder verzweigt sein und können über SiOC- oder über SiC-Bindungen mit den Polyoxyalkylenblöcken verbunden sein. Eine ausführliche Darstellung über Struktur und Herstellung solcher Produkte findet sich z.B. in "Block Copolymers" von D.C. Allport und W.H. lanes, Applied Science Publishers Ltd., London, 1973, Seite 305 ff. Die Herstellung der Siloxane gemäß A3) mit Cyanoalkyl- und Alkarylgruppen kann den DT-OSen 2 356 443 und 2 402 691 entnommen werden.
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Die Siloxane A1), A-), A~) oder A ) werden dem Verschäumungsansatz in Mengen von 0,01 bis 2,0 g/100 g Polyol in an sich bekannter Weise zugegeben. Sie können dem Mischkopf getrennt oder in Abmischung mit dem Polyäther oder mit der Wasseroder der Wasser-Amin-Lösung zugesetzt werden.
Die Vernetzungskomponente B) ist zweifach gekennzeichnet. Einerseits sollen mindestens 4 OH-Gruppen pro Molekül enthalten sein; andererseits soll ihr Hydroxyäquivalentgewicht 30 bis 180 betragen.
Unter dem Begriff Hydroxyäquivalentgewicht ist dabei zahlenmäßig das Molekulargewicht geteilt durch die Anzahl der Hydroxylgruppen im Molekül zu verstehen. Bei einem polyfunktionellen Molekül entspricht das Hydroxyäquivalentgewicht dem Gewicht des Moleküls geteilt durch die Anzahl der im Molekül enthaltenen Hydroxylgruppen. Das Hydroxyäquivalentgewicht der erfindungsgemäß zu verwendenden Vernetzungsmittel beträgt vorzugsweise 30 bis 100.
Beispiele bevorzugter Vernetzer sind Sorbit, Mannit, Xylit, Glucose, Succrose sowie partielle Carbonsäureester oder Alkyläther der vorgenannten Verbindungen; ferner wasserlösliche und/oder in Polyätherpolyolen dispergierbare Abbauprodukte und Derivate der Stärke und Cellulose. Beispiele geeigneter Abbauprodukte sind die Dextrine, die durch saure
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Hydrolyse oder durch thermischen Abbau der Stärke erhalten werden können. Beispiele für Derivate der Stärke oder Cellulose sind Hydroxyäthylstärken oder die Hydroxymethylcellulosen.
Die Menge des dem Verschäumungsansatz zuzugebenden Vernetzers wird im wesentlichen bestimmt durch die Anzahl der Hydroxylgruppen im Molekül des Vernetzers. Die Menge in g kann dadurch errechnet werden, daß man das Hydroxyäquivalentgewicht mit dem Faktor 0,01 bis 0,2 multipliziert und die so erhaltene Menge pro 100 g Polyol anwendet. Es ergibt sich hieraus die anzuwendende Menge zu 0,01 bis 0,2 g · Hydroxyäquivalentgewicht/100 g Polyol, vorzugsweise zu 0,02 bis 0,1 · Hydroxyäquivalentgewicht/100 g Polyol. Beträgt das Hydroxyäquivalentgewicht z.B. 30, sind dem Verschäumungsansatz 0,3 bis 6,0 g dieses Vernetzers zuzugeben.
Falls ein zu verwendendes Vernetzungsmittel, wie z.B. Sorbit, in Wasser genügend löslich ist, kann es gelöst im Wasser oder im Wasser-Aminaktivator-Gemisch dem Verschäumungsansatz zugesetzt werden. Vernetzerverbindungen, wie z.B. Stärke oder deren Derivate, die in Wasser ungenügend löslich sind, können in dem zur Verschäumung verwendeten Polyätherpolyol vordispergiert werden und in dieser Form zugesetzt werden.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, neben der erfindungsgemäßen Kombination von Siloxankomponente und Ver-
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netzer dem Reaktionsansatz Harnstoff in einer Menge von 0,05 bis 1,0 g/100 g Polyol, vorzugsweise 0,2 bis 0,5 g/1OO g Polyol, zuzusetzen. Die Zugabe des Harnstoffes bewirkt insbesondere, daß die Zellöffnung des gebildeten Schaumes erleichtert wird. Normalerweise wird gegen Ende der Bildung des Polyurethanschaumes ein Entweichen von Treibmitteln aus dem Polyurethanschaumblock beobachtet. Dieses Entweichen wird in der Praxis als Abblasen bezeichnet und ist ein Hinweiszeichen für die Zellöffnung bzw. dafür, daß ein Schrumpfen des Schaumes beim Abkühlen nicht zu befürchten ist.
Wie eingangs als Anforderung an das erfindungsgemäße Verfahren erwähnt, können als Polyätherpolyole ausschließlich aus Alkylenoxiden aufgebaute Polyole mit mindestens zwei Hydroxylgruppen pro Molekül und Hydroxyäquivalentgewichten von 1000 bis 4000, insbesondere 1500 bis 3000, verwendet werden, welche mindestens 5 und bis zu 20 Gew.-% Polyoxyäthylengruppen enthalten und mindestens 10 Mol-%, bevorzugt mehr als 30 Mol-%, primäre Hydroxylgruppen aufweisen. Die Herstellung der Polyätherpolyole erfolgt durch Anlagern von vorzugsweise Äthylenoxid und Propylenoxid an mehrwertige Alkohole oder Amine»
Als konventionelles Diisocyanat kann das üblicherweise verwendete destillierte Toluylendiisocyanat vorzugsweise mit einem Isomerenverhältnis seiner 2,4 und 2,6 Isomeren von 80/20 verwendet werden. Es ist natürlich auch möglich,
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diesem Toluylendiisocyanat gegebenenfalls andere Isocyanate, wie z.B. 4,4-Diphenylmethandiisocyanat, zuzusetzen, jedoch ist die Verwendung von reinem Toluylendiisocyanat bevorzugt. Ausführliche Angaben über konventionelle Polyätherpolyole, Toluylendiisocyanate und andere Polyisocyanate, die nach dem Stand der Technik geläufigerweise zur Herstellung von flexiblen Polyurethanschäumen verwendet werden, können dem Kunststoff-Handbuch Bd. VII "Polyurethane" von R. Vieweg und A. Höchtlen, Carl Hanser Verlag, München, 1966, und der DT-OS 2 507 161 entnommen werden.
Zur Erzielung verschäumungstechnisch günstiger Reaktionszeiten werden bei der Polyurethanverschäumung üblicherweise Katalysatoren zugesetzt. Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren anzuwendenden Katalysatoren sind diejenigen, die bei der Herstellung von Polyätherpolyurethanweichschäumen nach dem Stand der Technik am häufigsten verwendet werden, wie z.B. tertiäre Amine, bevorzugt Triäthylendiamin, Dimethyläthanolamin, Bis-(dimethylaminoäthyl-)äther und N-Alkylmorpholine, und organische Metallverbindungen, bevorzugt organische Zinnverbindungen, wie z.B. Zinn(Il)oktoat und Dibutylzinndilaurat.
Dem Verschäumungsgemisch können weiterhin an sich bekannte niedermolekulare Vernetzungsmittel mit 2 oder 3 Hydroxylgruppen pro Molekül, wie z.B. Di- oder Triäthanolamin oder Glycerin sowie organische Treibmittel, Flammschutzmittel und
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gegebenenfalls nicht siliciumhaltige organische Emulgatoren zugesetzt werden.
Eine zusammenfassende Darstellung von Katalysatoren, organischen Treibmitteln, Flammschutzmitteln und Emulgatoren, die bei der Herstellung von Polyätherpolyurethanweichschäumen verwendet werden, findet sich in dem obengenannten Nachschlagewerk "Kunststoff-Haiidbuch Polyurethane".
Das erfindungsgemäße Verfahren stellt sich somit als ein Verfahren dar, das unter Verwendung der technisch am einfachsten zugänglichen Rohstoffe und bekannten technisch üblichen Zusatzmitteün unter der Maßnahme, daß bestimmte, ebenfalls bekannte Siloxanverbindungen und Vernetzungsmittel sowie zusätzlich Harnstoff in bestimmten ausgewählten Mengen und Verhältnissen kombiniert angewandt werden, zu hochelastischen, offenzelligen Polyurethanschäumen führt, die von großem technischem Interesse sind und mit diesen Rohstoffen bisher nicht erhalten werden konnten.
Die erfindungsgemäß hergestellten hochelastischen Polyurethanschäume können in einem Raumgewichtsbereich zwischen 18 und 50 kg/m offen als Blöcke oder zwischen 30 und 80 kg/m in Formen hergestellt werden. Die Schäume zeigen nach ihrem Aufschäumen und dem Aushärten keine Anzeichen zum
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Einsacken oder Schrumpfen. Ihre physikalischen Eigenschaften zeichnen sie als hochelastische oder high resilience Polyurethanschäume aus.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand folgender Beispiele näher dargestellt. Die in den Beispielen genannten physikalischen Eigenschaften wurden nach den Prüfnormen DIN 53 577 (Stauchhärte), DIN 53 571 (Bruchdehnung und Zugfestigkeit) und DIN 53 572 (Druckverformungsrest) ermittelt.
Beispiel 1
Ein Gemisch, bestehend aus
100,00 Gewichtsteilen eines mit Glycerin gestarteten PoIy-
oxyalkylentriols, das zu 84 Gew.-% aus Propylenoxid und 16 Gew.-% aus Äthylenoxid aufgebaut ist und ein Hydroxyäquivalentgewicht von 1600 aufweist
3,00 Gewichtsteilen Wasser
0,13 Gewichtsteilen Triäthylendiamin 0,10 Gewichtsteilen Bis-(dimethylaminoäthyl-)äther 0,50 Gewichtsteilen Diäthanolamin
1,35 Gewichtsteilen Sorbit
0,40 Gewichtsteilen Harnstoff
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0,04 Gewichtsteilen Polydimethylsiloxan, das zu 99,8 %
aus einem Gemisch von Siloxanen mit 8 bis 16 Si-Atomen in annähernd statistischer Verteilung besteht
0,15 Gewichtsteilen Zinn(Il)oktoat
wird mit 39,8 Gewichtsteilen Toluylendiisocyanat (80/20 2,4/2,6 Isomerengemisch TDI 80/20) in einem 500 ml-Becher 7 see intensiv gerührt und danach in einen offenen Kasten gegeben. Es entsteht ein Schaumkörper, der nach einer Aufsteigzeit von 110 see abbläst, offenzellig ist, beim Lagern nicht schrumpft und folgende mechanische Eigenschaften aufweist:
Raumgewicht (kg/m ) 29
Zugfestigkeit (kp/cm ) 0,9
Bruchdehnung % 140
Rückprallelastizität % 65
Stauchhärte (g/cm2) bei 40 % 19
bei 25 % 16
bei 65 % 43
65/25 % Quotient 2,7
Druckverformungsrest 85 % (%) 6
Verschaumungsansätze, welche die obige Zusammensetzung auf weisen, in denen jedoch der Gehalt an Zinn(IIJoktoat von
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0,1 bis 0,2 Gewichtsteilen variiert wird, ergeben jeweils abblasende, offenzellige und nicht schrumpfende Schaumkörper. Dies demonstriert den breiten Verarbeitungsspielraum der Formulierung bezüglich ihres Katalysatorgehaltes.
Vergleichsbeispiele
a) Ein Gemisch, das die vorgenannte Zusammensetzung aufweist, jedoch mit dem Unterschied, daß kein Sorbit zugefügt wird, wird mit 35,9 Gewichtsteilen TDI 80/20 in derselben Weise zur Reaktion gebracht. Der zunächst entstehende Schaumkörper fällt nach 70 see zusammen.
b) Ein Verschaumungsansatz, der die in Beispiel 1 genannte Zusammensetzung aufweist, jedoch mit dem Unterschied, daß kein Polydimethylsiloxan zugegeben wird, ergibt einen Schaumkörper, der nicht abbläst und bei Lagerung stark schrumpft.
c) Ein Verschaumungsansatz, der die in Beispiel 1 genannte Zusammensetzung aufweist, jedoch mit dem Unterschied, daß ein Polydimethylsiloxan zugegeben wird, das zu 95 % ein Gemisch aus SLLoxanen mit 2 bis 7 SL-Atomen darstellt, ergibt einen Schaumkörper, der nur sehr gering abbläst und bei Lagerung müßig schrumpft.
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d) Ein Verschäumungsansatz, der die in Beispiel 1 genannte Zusammensetzung aufweist, jedoch mit dem Unterschied, daß kein Harnstoff zugegeben wird, ergibt einen Schaumkörper, der schwächer als bei Beispiel 1 abbläst und an den oberen Rändern leicht einsackt. Die physikalischen Eigenschaften des Schaumes sind identisch mit dem Schaum von Beispiel 1.
Beispiel 2
Ein Gemisch, bestehend aus
100,00 Gewichtsteilen des in Beispiel 1 genannten Polyäther-
polyols
2,20 Gewichtsteilen Wasser
0,035 Gewichtsteilen Triäthylendiamin 0,20 Gewichtsteilen Bis-(dimethylaminoäthyl-)äther 0,30 Gewichtsteilen Diethanolamin
1,00 Gewichtsteilen Sorbit
0,30 GewichtsteiLen Harnstoff
0,04 Gewichtstei len des in Beispiel 1 genannten Polysiloxans O,15 GewichtsteiLen Zinn(Il)oktoat
wird mit IS,O Gewicht::; to i Lan TDI 80/20 7 see intensiv vermischt und ,msch L lcm5(mhI in einen offenen, mit Papier auscMi Kdr.ton <jc:</obon. Es entstellt ein Schaumkörper,
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der am Ende seines Aufsteigens nach 120 see abbläst, offenzellig ist und beim Lagern nicht schrumpft. Seine mechanischen Eigenschaften sind:
Raumgewicht (kg/m ) 40
2
Zugfestigkeit (kp/cm ) 1,0
Bruchdehnung % 130
Rückprallelastizität % 65
Stauchhärte (g/cm ) bei 40 % 30
bei 25 % 25
bei 65 % 73
65/25 % Quotient 2,9
Druckverformungsrest 85 % (%) 5
Beispiel 3
Ein Gemisch, bestehend aus
100,00 Gewichtsteilen des in Beispiel 1 genannten Polyäther-
polyols
2,70 Gewichtsteilen Wasser
0,13 Gewichtsteilen Triäthylendiamin
0,10 Gewichtsteilen Bis-(dimethylaminoäthyl-)äther 1,00 Gewichtsteilen Diäthanolamin
1,35 Gewichtsteilen Sorbit
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O,40 Gewichtsteilen Harnstoff
0,04 Gewichtsteilen des in Beispiel 1 genannten Polysiloxans 0,20 Gewichtsteilen Zinn(Il)oktoat
13,00 Gewichtsteilen Trichlorfluormethan
wird mit 37,5 Gewichtsteilen TDI 80/20 analog Beispiel 1 zur Reaktion gebracht. Es bildet sich ein Schaumkörper, der am Ende des Aufsteigens abbläst, offenzellig ist und beim Lagern nicht schrumpft. Seine mechanischen Eigenschaften sind:
Raumgewicht (kg/m ) 22
Zugfestigkeit (kp/cm ) 0,6
Bruchdehnung % 130
Rückprallelastizität % 65
Stauchhärte (g/cm ) bei 40 % 10
bei 25 % 8
bei 65 % 21
65/25 % Quotient 2,6 Druckverformungsrest 85 % (%) 8
Beispiel 4
Ein Gemisch, das die in Beispiel 1 genannte Zusammensetzung aufweist, jedoch mit dem Unterschied, daß anstelle des fraktionierten Polydimethylsiloxans 0,1 Gewichtsteile eines Poly-
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äther-Polysiloxan-Copolymers eingesetzt werden, wird mit 39,8 Gewichtsteilen TDI 80/20 in einem offenen Kasten zur Reaktion gebracht. Das Polyäther-Polysiloxan-Copolymer besteht aus zwei Polyätherblöcken mit einem mittleren Molekulargewicht von 700 und einem Äthylen-ZPropylenoxid-Verhältnis von 35/65 sowie einem äquilibrierten Polydimethylsiloxanblock mit einer mittleren Kettenlänge von 6,0 Si-Atomen.
Der gebildete Schaumkörper bläst nach dem Aufsteigen ab, ist offenzellig und zeigt beim Lagern keinen Schrumpf. Seine physikalischen Eigenschaften sind mit denen des Schaumes von Beispiel 1 nahezu gleich.
Beispiel 5
Ein Gemisch, bestehend aus
100,OO Gewichtsteilen des in Beispiel 1 genannten Polyäther-
polyols
3,00 Gewichtsteilen Wasser
0,13 Gewichtsteilen Triäthylendiamin 0,10 Gewichtsteilen Bis-(dimethylaminoäthyl-)äther 0,50 Gewichtsteilen Diäthanolamin 3,00 Gewichtsteilen Stärke (vordispergiert im Polyäther-
polyol)
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0,04 Gewichtsteilen des in Beispiel 1 genannten Polysiloxans 0,15 Gewichtsteilen Zinn(Il)oktoat
wird mit 41,8 Gewichtsteilen TDI 80/20 analog Beispiel 1 verschäumt. Es entsteht ein Schaumkörper, der nach einer Aufsteigzeit von 108 see abbläst, offenzellig ist und beim Lagern nicht schrumpft. Seine physikalischen Eigenschaften sind ähnlich denen des Schaumes von Beispiel 1, mit dem Unterschied, daß die Werte für die Stauchhärten um ungefähr 20 bis 25 % höher liegen.
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Claims (6)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstelllang von hochelastischen, offenzelligen Urethangruppen aufweisenden Schaumstoffen aus Polyätherpolyolen, Polyisocyanaten, Wasser, Katalysatoren, Emulgatoren bzw. Stabilisatoren, Vernetzungsmitteln und gegebenenfalls organischen Treibmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Verschäumungsansatz
A) 0,01 bis 2,0 g/100 g Polyol einer Siloxankomponente zusetzt, welche wahlweise besteht aus
A-) einem geradkettigen oder verzweigten, fraktionierten Organopolysiloxan, welches ein Gemisch aus Polysiloxanen mit 7 bis 20 Si-Atomen darstellt, wobei die Si-Valenzen, die nicht über Sauerstoff mit Silicium verbunden sind, mit niederen, gegebenenfalls substituierten Alkylresten und/oder Arylresten abgesättigt sind, wobei die endständigen Si-Atome jeweils eine niedere Alkoxy- oder eine Hydroxygruppe aufweisen können oder
A~) an sich bekannten Polyoxyalkylen-Polysiloxan-Blockmischpolymerisaten, deren Siloxanblock der Definition unter A1) entspricht, wobei jedoch an die Stelle des oder der Alkoxyreste Polyätherblöcke mit mittleren Molekulargewichten < 15OO getreten sind oder
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ORIGINAL INSPECTED
A,) an sich bekannten geradkettigen oder verzweigten
Organopolysiloxanen, der Siloxanblock bzw. -blöcke annähernd im statistischen Gleichgewicht ist (sind), wobei jeder Block im Mittel 5 bis 15 Si-Atome aufweist und pro Siloxanblock mindestens eine substituierte Alkylgruppe oder eine Alkylarylgruppe
enthalten, oder
A4) an sich bekannten Polyoxyalkylen-Polysiloxan-Blockmischpolymerisaten, deren Siloxanblock bzw. -blöcke annähernd im statistischen Gleichgewicht ist (sind) und wobei jeder Block im Mittel 5 bis 15 Si-Atome
aufweist und pro Siloxanblock 2 bis 6 Polyoxyalkylenblöcke mit mittleren Molekulargewichten < 1500 enthalten,
B) 0,01 bis 0,2g· Hydroxyäquivalentgewicht/100 g Polyol
eines Vernetzers zusetzt, welcher mindestens 4 Hydroxylgruppen pro Molekül aufweist und ein Hydroxyäquivalentgewicht von 30 bis 180 hat.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man als Siloxankomponente A..) lineare Polydimethylsiloxane zusetzt.
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3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Reaktionsansatz zusätzlich Harnstoff in einer Menge von 0,05 bis 1,0 g/100 g Polyol zusetzt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Reaktionsansatz zusätzlich Harnstoff in einer Menge von 0,2 bis O,5 g/100 g Polyol zusetzt.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man als Polyisocyanat Toluylendiisocyanat verwendet.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man als Vernetzer Sorbit verwendet.
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