DE2906521C2 - Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Hartschaumstoffen guter Flammbeständigkeit - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Hartschaumstoffen guter Flammbeständigkeit

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Description

Polyurethan-Hartschaumstoffe werden in großem Umfang zur Wärmeisolierung und als Baustoff angewandt, und zwar aufgrund der hervorragenden Eigenschaften, insbesondere der geringen Wärmeleitfähigkeit; jedoch besteht der Nachteil, daß diese Schaumstoffe brennbar sind. Die Vorschriften hinsichtlich des Entflammungs- und Brennverhaltens von Schaumstof- 3η fen werden immer strenger. Insbesondere gilt dies für Anwendungen in Automobilen, Schienenfahrzeugen, Luftfahrzeugen und in der Bauindustrie. Es besteht daher ein großer Bedarf an schwer brennbaren oder nicht entflammbaren Polyurethan-Hartschaumstoffen. Die bisher zur Lösung dieses Problem angewandten Mittel haben nicht zufriedengestellt und führten meist zu neuen Problemen.
Bisher hat man versucht, die Flammfestigkeit von PSlyurethan-Hartschaumstoffen durch Zusatz von flammhemmenden Mitteln in Form von Phosphor und/oder Halogen enthaltenden Substanzen, Metalloxiden, Metallhydroxiden oder anorganischen Salzen zu verbessern. Diese flammhemmenden Mittel wurden als solche zugesetzt, oder es wurde als Polyolkomponente bzw. Polyisocyanatkomponente eine phosphor- und/oder halogenhaltige Verbindung angewandt. Beide Möglichkeiten haben Nachteile. Wird ein flammhemmendes Mittel der Schaumrezeptur zugesetzt, so läßt dessen Wirksamkeit mit zunehmender Zeit nach, so daß größere Mengen zugesetzt werden müssen, als für eine entsprechende Flammfestigkeit notwendig wäre. Dadurch kommt es jedoch zu einer Verschlechterung der physikalischen und mechanischen Eigenschaften des Schaumstoffs, wie der Dichte, Festigkeit und Dirnensionsstabilität. Wendet man andererseits flammhemmende Reaktionskomponenten an, so haben diese eine schlechte Stabilität gegen Hydrolyse, so daß man bei einem Zeikomponentensystem aus einem Vorgemisch des flammhemmenden Mittels und dem Polyisocyanat bo eine sehr ungünstige Stabilität des Vorgemischs feststellt und eine längere Aufbewahrung von derartigen Gemischen unmöglich wird. Darüber hinaus werden die Schaumstabilität und die Schaumstoffeigenschaften meist durch die Anwesenheit von reaktiven Phosphor- b5 oder Chloratomen nachteilig beeinflußt, so dab es schwierig ist, größere Mengen des reaktiven flammhemmenden Mittels in das Gemisch einzubringen. Es ist also dann entweder der flammhemmende Effekt unzureichend oder es kommt zu unerwünschten Erscheinungen, wie einem Anvulkanisieren. In jedem Fall enthalten auf diese Weise hergestellte Schaumstoffe eine saure Substanz aus dem flammhemmenden Mittel, die einen korrosiven Angriff auf Metalle bewirkt Schließlich ist auch das gravierende Problem der Rauchentwicklung zu beachten, da die Rauchmenge im Falle eines Brandes bei der Anwendung eines flammhemmenden Mittels eher zunimmt als ohne Zugabe eines solchen.
Aufgabe der Erfindung ist somit die Herstellung von schwer brennbaren oder nicht entflammenden Polyurethan-Hartschaumstoffen ohne die Anwendung derartiger phosphor- und/oder chlorhaltiger Verbindungen als flammhemmendes Mittel.
Es ist bereits bekannt, ohne die Anwendung eines flammhemmenden Mittels die Eigenschaften von Schaumstoffen hinsichtlich Entflammen und Brennen zu verbessern, indem man z. B. in das zu verschäumende Gemisch eine Polyhydroxyverbindung oder eine PoIyaminoverbindung einbringt, welche beispielsweise Methylolgruppen enthält und die durch Umsetzung eines Dihydroxydiphenyls und Formaldehyd mit einem Alkylenoxid erhalten worden ist, vergleiche JP-AS 3 397/71. Für diesen Zweck wurde auch schon Furfurylalkohol und eine einen Isocyanuratring enthaltende Polyhydroxyverbindung in Gegenwart eines Isocyanattrimerisierungskatalysators verwendet, vergleiche JP-AS 43 398/74. Weiterhin wurde auch ein Formaldehydpolymerisat und ein Additionsprodukt von Tris-(2-hydroxyäthyl)-isocyanurat mit einem Alkylenoxid zur Herstellung flammfester Polyurethanschaumstoffe eingesetzt, vergleiche JP-AS 17 999/76. Auch wurden flammfeste Schaumstoffe unter Verwendung des Umsetzungsprodukts von rohem Tallöl und Dialkanolarnin als Polyhydroxyverbindung (JP-OS 34 698/75) hergestellt oder unter Verwendung des Additionsprodukts eines Alkylenoxids an den Destillationsrückstand, welcher als Nebenprodukt bei der Herstellung von organischen Polyisocyanaten durch Phosgenierung von Polyaminen anfällt, als zumindest ein Teil eines Initiators für die Herstellung der Polyhydroxyverbindung, vergleiche JP-AS 12 238/77. Weiterhin wurden stickstoffhaltige, aliphatische oder aromatische Polyhydroxy- oder Polyaminoverbindungen als niedermolekulare Stoffe mit aktiven Wasserstoffatomen zusammen mit einer Polyhydroxyverbindung angewendet, vergleiche JP-AS 15 118/77 und 15 119/77. Zur gleichzeitigen Verbesserung des Entflammungsverhaltens und der Rauchentwicklung wurden auch bereits Pulver von Cellulose und/oder Cellulosederivaten oder Stärke und/oder Stärkederivaten der Schaumrezeptur zugesetzt, um auf diese Weise die Carbonisierung der Schaumstoffoberfläche im Falle eines Brandes zu beschleunigen, vergleiche JP-OS 78 669/75 und 92 997/75. Bei allen diesen Verfahren müssen die speziellen Verbindungen getrennt hergestellt und in das zu verschäumende Gemisch eingebracht werden. Dadurch wird das Verfahren komplizierter und die Einstandskosten höher. Handelt es sich bei der anzuwendenden Verbindung um ein Pulver, so sind damit Probleme des Einmischens in die zu schäumenden Ausgangsstoffe verbunden. Es konnte sich aus diesen Schwierigkeiten heraus noch kein wirksames und wirtschaftliches Verfahren durchsetzen, mit dem es gelingt, Polyurethan-Hartschaumstoffe ohne nachteilige Beeinflussung ihrer Eigenschaften flammfest auszurüsten und die Rauchentwicklung zu senken.
Aufgabe der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Hartschaumstoffe mit guter Flammfestigkeit und geringer Rauchentwicklung, ohne daß man halogen- und/oder phosphorhaltige Verbindungen zusetzen muß. >
Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Hartschaumstoffen guter Flammbeständigkeit und geringer Rauchentwicklung durch Umsetzung eines Polyätherpolyols oder PoIyesterpolyols mit mindestens drei Hydroxylgruppen und ι ο einer Hydroxylzahl von mindestens 100 oder einem Polyoxypropylendiol auf der Basis Äthylenglykol mit einer OH-Zahl von 560 oder 280 oder einem Polyoxypropylendiol auf Basis Bisphenol A mit einer OH-Zahl von 310 oder 195 mit einem Polyisocyanat in Gegenwart eines Treibmittels und eines Katalysators sowie gegebenenfalls eines Scharnnstabilisators und weiterer üblicher Zusätze. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man 0,2 bis 2 Äquivalent 3-MethyIpentan-l,3,5-triol, bezogen auf das Hydroxyäquivalent der Polyäther- oder Polyesterpolyole, mitverwendet
Polyurethan-Hartschaumstoffe werden im allgemeinen erhalten durch Umsetzung einer Polyhydroxyverbindung mit einem Polyisocyanat Der erhaltene Schaumstoff ist brennbar und leicht entflammbar, solange er kein flammhemmendes Mittel erhält. Um so überraschender ist es, daß es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gelingt, einen Polyurethan-Hartschaumstoff herzustellen, der sich durch hervorragende Flammfestigkeit und geringe Rauchentwicklung auszeichnet, wenn man neben den üblichen Polyäther- oder Polyesterpolyolen 3-Methylpentan-l,3,5-triol mitverwendet.
Das erfindiingsgemäß angewandte 3-Methylpentan-1,3,5-triol ist eine niedermolekulare Hydroxyverbindung, die man als Nebenprodukt bei der Herstellung von Isopren erhält und welche durch Abbrennen zerstört wird, weil sie wegen ihrer hohen Brennbarkeit nur geringe Anwendung finden konnte. Diese Verbindung hat zwei Hydroxylgruppen, von denen eine an einem tertiären Kohlenstoffatom sitzt Daraus ergeben sich Eigenschaften unterschiedlich von anderen Triolen, wie Glycerin und Trimethylolpropan, z. B. hoher Siedepunkt, tiefer Erstarrungspunkt, hohe Hydrophilität und ausreichende Lipophilität.
Es ist bekannt, ein Polyätherpolyol als Reaktionskomponente für die Urethanreaktion herzustellen unter Verwendung von 3-Methylpentan-1,3,5-triol als Initiator, vergleiche JP-OS 88 014/75. Mit solchen Polyätherpolyolen hergestellte Polyurethan-Hartschaumstoffe haben hervorragende Druck- oder Kompressionsfestigkeit, Schallschluckvermögen und Dimensionsstabilität, jedoch finden sich in dieser Literaturstelle keine Angaben hinsichtlich der Flammfestigkeit und der Rauchentwicklung — siehe hierzu Vergleichsversuch C. Aus diesem Vergleichsversuch ergibt sich, daß das 3-Methylpentan-1,3,5-triol lediglich als Initiator bei der Addition des Alkylenoxids in Gegenwart eines alkalischen Katalysators für die Herstellung des Polyäthers bo diente und eine Verbesserung der Flammfestigkeit der damit erhaltenen Polyurethan-Hartschaumstoffe nicht stattfand. Nur wenn es als Einzelverbindung der Schaumrezeptur zugesetzt wird, kann ein flammbeständiger Polyurethan-Hartschaumstoff erhalten werden.
Es muß daher als überraschend angesehen werden, daß wenn man 3-Methylpentan-l,3,5-triol als solches zusammen mit den üblichen Polyäther- oder Polyesterpolyolen anwendet, man Schaumstoffe herstellen kann, deren Flammfestigkeit wesentlich erhöht und deren Rauchentwicklung beträchtlich herabgesetzt ist ohne daß der Schaumrezeptur ein übliches flammhemmendes Mittel zugesetzt werden muß.
Wird eine niedermolekulare Polyhydroxyverbindung, wie Trimethylolpropan oder Glycerin, als Teil des Polyols bei der Herstellung von flexiblen Polyurethan-Hartschaumstoffen nach dem Heißhärteverfahren ohne Zugabe eines flammhemmenden Mittels angewandt, so ist die Flammfestigkeit und .Rauchentwicklung der erhaltenen Schaumstoffe ausreichend, um nach ASTM D-1692-59T als selbstverlöschend bewertet zu werden. Wird hingegen 3-Methylpentan- 1,3,5-triol als niedermolekulare Polyhydroxyverbindung angewandt so ist der erhaltene Schaumstoff brennbar, wie aus dem Vergleichsversuch hervorgeht
Im Rahmen der Entwicklungsarbeiten zur vorliegenden Erfindung wurde das Verhalten und die Wirkung von 3-Methylpentan-1,3,5-triol untersucht Die Hydroxylzahl der für die Herstellung von Polyurethan-Hartschaumstoffen angewandten hochmolekularen Polyhydroxyverbindungen ist größer als bei der Herstellung von flexiblen Polyurethan-Hartschaumstoffen, so daß man eine größere Menge an Polyisocyanat benötigt und folglich die Menge an niedermolekularer Poiyhydroxyverbindung für die Einstellung der Reaktivität begrenzt wird. Be: dem allgemeinen üblichen Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Hartschaumstoffen ist es im allgemeinen sehr schwierig, Substanzen anzuwenden, die keine gute Mischbarkeit mit den Polyisocyanaten oder mit Trichlormonofluormethan, wie es weitgehend als Treibmittel dient, besitzen.
Im Hinblick auf die Mischbarkeit, die Reaktivität und die Flammfestigkeit wurde festgestellt, daß 3-Methylpentan-1,3,5-triol zufriedenstellt und einen merklichen Einfluß auf die Flammfestigkeit und die Rauchentwicklung der Produkte entwickelt
Für das erfindungsgemäße Verfahren werden die üblicherweise angewandten Polyester- und Polyätherpolyole mit mindestens drei Hydroxylgruppen und einer Hydroxylzahl von nicht weniger als 100 verwendet. Die Polyätherpolyole werden durch ringöffnende Additionspolymerisation von einem oder mehreren Alkylenoxiden, wie Äthylenoxid, Propylenoxid und Butylenoxid, unter Anwendung eines Reaktionsinitiators in Form von Glycerin, Trimethylolpropan, 3-Methylpentan-1,3,5-triol, Pentaerythrit, Sorbit, Saccharose, Äthylendiamin und Diäthylentriamin erhalten. Polyesterpolyole mit endständigen Hydroxylgruppen erhält man durch Kondensation einer Dicarbonsäure, wie Adipinsäure, Phthalsäure, mit einer überschüssigen Menge eines zweiwertigen Alkohols, z. B. Äthylenglykol und Diäthylenglykol und zusätzlich Trimethylolpropan. Vorzugsweise sollten sie eine Hydroxylzahl von nicht weniger als 150 besitzen. Man kann diese Polyhydroxyverbindungen auch im Gemisch anwenden.
Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren angewandten Polyisocyanate enthalten zwei oder mehr Isocyanatgruppen und umfassen die (cyclojaliphatischen und/oder aromatischen Polyisocyanate und damit modifizierte Stoffe.
Beispiele für (cycloaliphatische Polyisocyanate sind Hexamethylene Isophoron-, Dicyclohexylmethan- oder Methylcyclohexandiisocyanat. Beispiele für aromatische Polyisocyanate sind Toluoldiisocyanat in Form ihrer 2,4- und/oder 2,6-Isomeren, Diphenylmethan-, Bitoluylen-, Naphthalindiisocyanate, z. B. 1,5-Naphthalindiisocyanat,
Triphenylmethantriisocyanat, Dianisidindiisocyanat, Xyloldiisocyanat, Tris-(isocyanatphenyl)-thiophosphat und mehrkernige Polyisocyanate der allgemeinen Formel:
NCO
NCO
NCO
(sog. rohes Diphenylmethandiisocyanat oder polymere Isocyanate), erhalten durch Umsetzung von einem niederen Polykondensat von Anilin und Formaldehyd mit Phosgen, sowie undestilliertes Toluoldiisocyanat Schließlich können Prepolymere mit zumindest zwei Isocyanatgruppen angewandt werden, die man auf übliche Weise erhält, z.B. Prepolymers mit einer Urethangruppe, einer Biuretgruppe, <;iner Isocyanuratgruppe, einer Carbodiimidgruppe oder einer Oxazolidongruppe. Diese Polyisocyanate können allein oder im Gemisch eingesetzt werden. Bevorzugt werden aromatische Polyisocyanate und von diesen mehrkernige im Hinblick auf die Flammfestigkeit und andere Eigenschaften verwendet
Die einzusetzende Menge an Polyisocyanat, bezogen auf die Gesamtmenge der Polyhydroxyverbindungen ( = Isocyanatindex), liegt im allgemeinen zwischen 80 und 300, wobei ein Isocyanatindex von 90 bis 150 bevorzugt wird, wenn für die Urethanreaktion ein Katalysator angewandt wird bzw. 100 bis 250 bei Anwendung eines Isocyanuratgruppen bildenden Katalysators im Hinblick auf die Arbeitsbedingungen und die Summe der Eigenschaften einschließlich Flammfestigkeit und Rauchentwicklung.
Das erfindungsgemäß anzuwendende 3-Methylpentan-l,3,5-trio! ist bei Raumtemperatur eine farblose, durchsichtige, viskose Flüssigkeit. Es besitzt Eigenschaften ähnlich denen des Glycerins, jedoch unterscheidet sich seine Löslichkeit in verschiedenen organischen Lösungsmitteln von Glycerin beträchtlich. Aufgrund der zwei Hydroxylgruppen ist 3-Methylpentan-l,3,5-triol stark hydrophil und wegen der Anzahl der Kohlenstoffatome je Hydroxylgruppe, die das Doppelte ist als bei Glycerin, und wegen der Länge der Kohlenstoffkette lipophiler als Glycerin ist. Die Mischbarkeit von 3-Methylpentan-l,3,5-triol mit verschiedenen organischen Lösungsmitteln ist besser als die von Glycerin.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden 0,2 bis 2 Äquivalent, bezogen auf das Hydroxyläquivalent der Polyäther- oder Polyesterpolyole, an 3-Methylpentan-l,3,5-triol angewandt, wobei 0,5 bis 1,5 Äquivalent bevorzugt wird.
Es werden übliche Katalysatoren bei dem erfindungsgemäßen Verfahren angewandt, wie Triethylamin, Triäthylendiamin, Tetramethyläthylendiamin, Dimethyläthanolamin, Dimethylcyclohexylamin, Zinnoctoat, Dibutylzinndilaurat und Bleioctylat. Man kann aber auch einen Isocyanuratgruppen bildenden Katalysator anwenden, wie N,N',N"-Tris-(dialkylaminoalkyl)-s-hexahydrotriazin, 2,4,6-Tris-(dimethylaminomethyl)-phenol, l,8-Diaza-bicyclo-(5,4,0)-undecen-7, Natriumacetat, Natriumpropionat, Natriumcaprylat, Natrium-2-äthylhexanoat, Natriumadipat und Natriumbenzoat.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eigenen sich die üblichen Treibmittel, wie CO2, welches sich bei Zusatz von Wasser zu der Reaktionsmischung bildet oder von außen zugeführt wird, und/oder Stickstoff. Bevorzugte Treibrnittei sind jedoch niedrigsiedende inerte Lösungsmittel, die unter der Einwirkung der Reaktionswärme verdampfen, wie fluorierte und/oder chlorierte Kohlenwasserstoffe mit guter Mischbarkeit, z. B. Trichlormonofluormethan, Dichlordifluormethan, Dichlormonofluormethan, Monochlordifluormethan, Dichlortetrafluoräthan, 1,1,2-Trichlor-1,2,2-trifluoräthan, Methylenchlorid und Tricb'oräthan, sowie Benzol, Toluol, Pentan und Hexan, wobei Trichlormonofluormethan bevorzugt wird. Die Treibmittelmenge hängt ab von dem angestrebten Raumgewicht und liegt üblicherweise zwischen 5 und 50Gew.-% der zu schäumenden Ausgangsstoffe.
Zusätzlich zu den genannten Hauptbestandteilen kann die Schaumrezeptur noch einen Schaumstabilisator und übliche Zusätze enthalten.
Als Schaumstabilisatoren eignen sich Silicone, wie Organopolysiloxanpolyoxyalkylen-Copolymere, Polyalkenylsiloxane mit Polyoxyalkylengruppen in der Seitenkette, oxyäthyliertes Alkylphenol oder Alkanol und Äthylen-Propylenoxid-Blockmischpolymere, wobei die Schaumstabilisatoren im allgemeinen in einer Menge von 0,01 bis 5 Gew.-Teilen auf 100 Gew.-Teile Polyisocyanat zur Anwendung gelangen.
Weitere Zusätze können anorganische Hohlkörperchen, feuerfestes Granulat, Fasern und anorganische Füllstoffe sein, die zur Veränderung bzw. Verbesserung bestimmter Eigenschaften, wie der Härte, der Schaumrezeptur einverleibt werden. Als Füllstoff eignet sich Glimmerpulver, Ton, Asbest, Calciumcarbonat, Kieselgel, Aluminiumhydroxid, Calciumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Gips, Natriumsilicat, Sand, Kaolin, Diatomeenerde, Perlit, Vermiculit, Hohlkugeln aus Glas, Glasfasern, Mineralwolle und Asbestfasern.
Gegebenenfalls kann man zusätzlich ein flammhemmendes Mittel zusetzen, und zwar übliche halogenierte Phosphorverbindungen, wie Tris-(chloräthyl)-phosphat, Tris-(dichlorpropyl)-phosphat, Tris-(dibrompropyl) phosphat, oder Antimonoxid.
Die Polyurethan-Hartschaumstoffe werden erfindungsgemäß nach üblichen Verfahren erhalten. Beispielsweise vermischt man die Polyhydroxyverbindung, 3-Methylpentan-l,3,5-trioI, Diisocyanate, Schaumstabilisator, Treibmittel, Katalysator und Zusätze gleichmäßig in kurzer Zeit und läßt das zu verschäumende Gemisch in einer Form aufschäumen und dann härten. Man kann aber auch einen Teil der Polyhydroxyverbindung, der 3-Methylpentan-l,3,5-triols und der Polyisocyanate vorreagieren lassen und dann die restlichen Bestandteile zumischen.
Die erfindungsgemäß hergestellten Polyurethan-Hartschaumstoffe zeigen nicht nur eine hervorragende Flammfestigkeit und eine geringe Rauchentwicklung, sondern sie behalten auch ihre Eigenschaften, wie geringes Gewicht oder Festigkeit, gute Wärmeisolierung und hohe Dimensionsstabilität Daher eignen sie sich besonders als Wärmedämmstoffe für verschiedene Behälter in Form von einzelnen Blöcken oder als Baumaterialien zur Wärmedämmung, auch als Schichtbaustoffe in Verbindung mit einer Eisenpiatte, verzinkten Eisenplatte, Aluminiumblech, Gipsbauplatte, Asbestbauplatte oder verschiedenen flammfesten Geweben oder Vliesen und zusammen mit Papier, wobei das
6'j Aufschäumen unter Bildung der Schichtbaustoffe an Ort und Stelle stattfinden kann.
Die Erfindung wird an folgenden Beispielen weiter erläutert.
29 06
Diesen Beispielen sind Vergleichsversuche zugeordnet. Wenn nichts anderes angegeben ist, beziehen sich alle Teile auf das Gewicht.
Das Brennverhalten der Polyurethan-Hartschaumstoffe wird nach ASTM D-1692-59T bestimmt und die Rauchentwicklung in einer »Arapahoe-Rauchkammer«, bestehend aus einer zylindrischen Verbrennungskammer mit einem Durchmesser von 12,7 cm und einem Mikrobunsenbrenner, ermittelt. Dazu benötigt man eine Probe 2 χ 2 χ 2 cm auf einem Probenhalter, wobei der Mikrobunsenbrenner 30 Sekunden mit Propan
75 cmVmin arbeitet. Abgas und Rauch gelangen durch einen Kamin mit einem Durchmesser von 7,6 cm und einer Höhe von 61 cm, worin sie sich abkühlen. Der in dem Abgas enthaltene Rauch wird von einem Filterpapier aufgenommen, durch welches das Abgas mit dem Rauch gesaugt wird. Das Rauchgewicht läßt sich auswiegen und ist ein Maß für die Rauchentwicklung des Schaumstoffs. Die Eigenschaften des Schaumstoffs werden nach JIS A-9514, die Wärmeleitfähigkeit in einem Meßgerät »Anacon K-Faktor« und der Abrieb nach ASTM C-421 bestimmt.
Beispiele 1 bis 8 und
Vergleichsversuch A und B
Die Bestandteile mit Ausnahme des Polyisocyanats wurden in ein Polyäthylenbecherglas von 1 1 eingewogen, dieses Vorgemisch sorgfältig gerührt und die Mischbarkeit festgestellt.
In einen 200 cm3-Becher aus Stahl wurde Polyisocyanat eingewogen und dieses dann dem Vorgemisch zugesetzt. Das Gemisch wurde mit einem hochtourigen Rührer bei Raumtemperatur etwa 8 Sekunden gemischt. Dann wurde das Gemisch schnell in eine Papierform in einem offenen Holzkasten gegossen und konnte aufschäumen.
Das »Mischungsverhältnis« in Tabelle I ist das Verhältnis des Hydroxyläquivalents von 3-Methylpentan-l,3,5-triol zu dem Hydroxyläquivalent der dort angewandten Polyhydroxyverbindungen.
25
Tabelle
Beispiele und Vergleichsversuche
2 J
Schaumrezeptur (Teile)
rohes Diphenylmethandiisocyanat,
Isocyanatäquivalent = 133
Polyoxypropylentetraol, Starter
Äthylendiamin, OH-Zahl 500
Polyäther aus Propylenoxid,
Starter Amin, OH-Zahl 610
3-Methylpentan-l,3,5-triol
Mischungsverhältnis
Dimethyläthanolamin
Triäthyiendiamin. 33%-ig in
Dipropylenglykol
Dimethylzinndilaurat
Kaliumacetat, 33%-ig in
Diäthylenglykol
N,N',N"-Tris-(dimelhylaminopropy!)-hexahydrotri3zir.
Silicon-Schaumstabilisator SH-193
Trichlormonoftuormethan
Isocyanat-Index
Verhalten beim Schäumen
Mischbarkeit des Vorgemisches
Creme-Zeit, s
Steig-Zeit, s
Brennverhalten
Einstufung
Brennlänge, mm
Rauchentwicklung. Gew.-%
100
34,3
0.1
100
32,6
2,4
0.5
100
37,9
13,8 13,1 9.2
1/1 1/1 2/1
0,1 0,1
0,1 0,1
0,1
100
36.0
2/1
2,4
0.5
100
45,7
9,2
2/1
0.1
0.1
0,1
1,0 1.0 1,0 1,0 1,0
25,0 25,0 28,C 25,0 27,0
120 120 120 120 120
mischbar mischbar mischbar mischbar mischbar
12 17 12 20 .11
35 38 50 56 35
selbst selbst selbst selbst selbst-
verlöschend verlöschend verlöschend verlöschend vertöschend
27 33 33 31 36
9.0 9.5 9.4 9.2 9,7
l-ortset/imii
ίο
Beispiele und Vcrglcichsversuche I 2
Schaumstoffeigenschaften Dichte (g/cm3) 10% Kompressionsfestigkeit (kg/cm3)
//zum Anstieg L- zum Anstieg Dimensionsstabilität bei 70°C, 48 h %
//zum Anstieg Lj_ zum Anstieg Wärmeleitfähigkeit, J/m · h · K. Abrieb, Gew.-Verlust %
0,0292
0,0250 0,0255
0,0237
0,0289
2,3 1,8 1,8 1,9 2,4
1,0 0,7 0,8 0,6 1,0
-0,2 -0,6 -0,3 -0,4 -0,3
+ 1,2 + 1,1 +0,8 +0,8 + 1,4
65 89 69 78 67
4,0 10,0 14,0 12,0 5,0
Tabelle I'
Beispiele und Vergleichsversuche
(i 7
Schaumrezeptur (Teile) rohes Diphenylmethandiisocyanai, 100 Isocyanatäquivalent =
Polyoxypropylentetraol, Starter 43,5
Äthylendiamin, OH-Zahl
Polyäther aus Propylenoxid, 28,4
Starter Amin. OH-Zahl 3-Methylpentan-l,3,5-triol Mischungsverhältnis Dimethyläthanolamin Triäthylendiamin, 33%-ig in Dipropylenglykol Dimethylzinndilaurat Kaliumacetat, 33%-ig in Diäthylenglykol N,N',N"-Tris-(dimethylaminopropylj-hexahydrotriazin Silicon-Schaumstabilisator SH-]93 TncriiüiTfiüfiüuüürrücifidn
Isocyanat-Index Verhalten beim Schäumen Mischbarkeit des Vorgemisches Creme-Zeit, s
Steig-Zeit, s Brennverhalten Einstufung
Brennlänge, mm Rauchentwicklung, Gew.-%
Schaumstoffeigenschaften Dichte (g/cm3) 0,0262 0,0252
100
19,9
100 68,5
100
54,0
13,8 8,8 9,7 0,1 2,4
1/1 2/1 1/1 0,1 0,5
0,1 0,1 1,0
0,1 29,0
0,1 120
2,4 2,4 1,0 mischbar
0,5 0,5 30,0 16
1,0 1,0 1,0 120 53
20,0 27,0 2! 0 mischbar brennt
120 120 160 11
mischbar mischbar mischbar 50
13 12 23 brennt 11,2
45 40 52
selbst selbst selbst
verlöschend verlöschend verlöschend 11,5
29 45 30
8,8 9,8 9,0
0,0263
0,0298
0,0231
Fortsetzung
Beispiele und Vergleichsversuche
7
Schaumstoffeigenschaften
10% Kompressionsfestigkeit
(kg/cm2)
// zum Anstieg
L1 zum Anstieg
Dimensionsstabilität bei 70°C,
48 h %
// zum Anstieg
L zum Anstieg
Wärmeleitfähigkeit, J/m · h ■ K
Abrieb, Gew.-Verlust %
Die Rauchentwicklung von handelsüblichen brennbaren Polyurethan-Hartschaumstoffen betrug unter den angegebenen Versuchsbedingungen 11%, bei mit Hilfe von phosphorhaltigem Polyol hergestellten flammfesten Polyurethan-Hartschaumstoffen 14,9% und bei Anwendung von 25 Teilen Tris-(chlorpropyl)-phosphat als flammhemmendes Mittel 11,8%. Aus dieser Gegenüberstellung ersieht man die hervorragende Flammfestigkeit und die geringe Rauchentwicklung der erfindungsgemäß ohne flammhemmendem Mittel hergestellten
1,8 1,8 1,8 2,7 1,5
0,8 0,7 0,8 0,9 0,5
-0,3 -0,7 -0,4 -0,5 -0,5
+0,8 + 1,4 + 1,0 + 1,7 + 1,0
70 72 76 70 88
5,0 13,0 17,0 4,0 20,0
25
Polyurethan-Hartschaumstoffe. Aus den Vergleichsversuchen A und B ergibt sich, daß man keine flammfesten Polyurethan-Hartschaumstoffe erhält, wenn man ohne Mitverwendung von 3-Methylpentan-l,3,5-triol arbeitet.
Beispiele 9bis 16
Nach der Verfahrensweise des Beispiels 1 wurden Polyurethan-Hartschaumstoffe hergestellt; die einzelnen Bedingungen und Ergebnisse sind in Tabelle II zusammengefaßt
Tabelle II
Beispiele 10 11 12 13 14 15 16
9
Schaumrezeptur (Teile) 100 100 100 100 100 100 100
rohes Diphenylmethan- 100
diisocyanat, Isocyanat-
äquivalent = 133 29,4 21,6 17,0
Poly-(oxypropylen)-diol, 39,1
Starter Äthylenglykol,
OH-Zahl 560 42,9 39,1 28,9 22,7
Poly-(oxypropylen)-diol,
Starter Äthylenglykol,
OH-Zahl 280 13,1 9,7 7,6 19,2 17,5 12,9 10,1
3-Methylpentan-l,3,5-triol 8,7 1/1 1/1 1/1 1/2 1/2 1/2 1/2
Mischungsverhältnis 2/1 120 160 200 IiO 120 160 200
isocyanat-index 120 2,4 2,4 2,4 2,4 2,4 2,4 2,4
Kaliumacetat, 33%-ig in 2,4
Diäthylenglykol 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
N,N',N"-Tris-(dimethyl- 0,5
aminopropyl)-s-hexahydro-
triazin 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
Silicon-Schaumstabilisator 1,0
SH-193 24,0 20,0 19,0 23,0 21,0 20,0 18,0
Trichlormonofluormethan 25,0
Verhalten beim Schäumen misch misch misch misch misch misch misch
Mischbarkeit des misch bar bar bar bar bar bar bar
Vorgemisches bar 23 22 18 17 16 14 12
Creme-Zeit, s 22 52 50 38 44 44 38 30
Steig-Zeit, s 57
Fortsetzung Beispiele 29 IO 06 521 12 13 14 M selbsl- selbst
13 9 ver- ver
selbsl- selbst- selbst selbst löschend löschend
Brennverhalten selbst ver- ver- ver ver 35 31
Einstufung ver löschend I I 1 löschend löschend löschend 9,2 8,9
löschend 34 26 53 40
40 9,2 selbst- 9,0 10,4 9,7 0,0275 0,0293
Brennlänge, mm 9,7 ver-
Rauchentwicklung, Gew.-% 0,0229 löschenc 0,0250 0,0297 0,0292
Schaumstoffeigenschaften 0,0238 32 1,1 1,5
Dichte (g/cm3) 9,0 0,3 0,6
10% Kompressionsfestigkeit 1,2 1,4 0,9 0,9
(kg/cm2) 1,2 0,4 0,0248 0,4 0,6 0,5
//zum Anstieg 0,4 -1,0 -0,8
L. zum Anstieg + 1,1 +2,6
Dimensionsstabilität bei -0,8 1,2 -0,8 -0,5 -0,5 72 77
7O0C, 48 h% -0,9 + 1,9 0,3 +2,2 + 1,7 +2,0
// zum Anstieg + 1,9 85 87 72 70 7,0 9.0
[^ zum Anstieg 84
Wärmeleitfähigkeit, 6,0 -0,7 13,0 3,0 5,0
J/m · h · K 4,0 +2,6
Abrieb, % 88
Gew.-Verlust
10,0
Aus der Tabelle II kann man entnehmen, daß es erfindungsgemäß möglich ist, flammfeste Polyurethan-Hartschaumstoffe herzustellen nur durch Ändern des Mischungsverhältnisses und des Isocyanatindex; insbesondere der Isocyanatindex trägt zur Verbesserung der Flammfestigkeit bei.
Wird jedoch das Poly-(oxypropylen)-diol, insbesondere mit der OH-Zahl 280, ohne 3-Methylpentan-1,3,5-triol angewandt, kommt es zu einem Schrumpfen des Schaums und man erhält keinen zufriedenstellenden Schaumstoff. Dies beweist, daß 3-Methylpentan-1,3,5-
Tabelle III
triol nicht nur zur Verbesserung der Flammfestigkeit und zur Verringerung der Rauchentwicklung beiträgt, sondern auch die Bildung qualitativ hochwertiger Schaumstoffe begünstigt.
Beispiele 17 bis 25
Nach der Arbeitsweise des Beispiels 1 wurden Polyurethan-Hartschaumstoffe hergestellt. Die Bedingungen und Ergebnisse sind in Tabelle III zusammengefaßt In diesen Beispielen wurden das Mischungsverhältnis und die Schaumstabilisatoren variiert.
Beispiele 18 19 20
17
Schaumrezeptur (Teile) 100 100 100
rohes Diphenylmethan-
diisocyanat, Isocyanat-
äquivalent = 133		 100 34,3 34,3 34,3
Polyoxypropylentetraol,
Starter Äthylendiamin
OH-Zahl 500		 34,3 13,8 13,8 13,8
3-Methylpentan-l,3,5-triol 13,8 1/1 1/1 1/1
Mischungsverhältnis 1/1 0,05 0,05 0,05
Dimethyläthanolamin 0,05 0,05 0,05 0,05
Triethylendiamin, 33%-ig in
Dipropylenglykol 		0,05 0,05 0,05 0,05
Dimethylzinndilaurat 0,05 L-5420:1,0 BY-10-502:1,0 BY-10-504:1.0
Silicon-Schaumstabilisator SRX-295:1,0 - - -
Wasser - 25,0 25.0 25,0
Trichlormonofluormethan 25,0 120 120 120
Isocyanat-Index 120
15
16
Fortsetziin«
Verhalten beim Schäumen Mischbarkeil des Vorgemisches
Creme-Zeit, s Steig-Zeit, s
Brennverhalten Einstufung
Brennlänge, mm Rauchentwicklung, Gew.-%
Schaumstoffeigenschaften Dichte (g/cm1) 10% Kompressionsfestigkeit (kg/cm2)
//zum Anstieg [^ zum Anstieg Dimensionsstabilität bei 700C, 48 h %
//zum Anstieg L zum Anstieg Wärmeleitfähigkeit, J/m ■ h · K Abrieb, Gew.-Verlusl %
Beiipicle
!7		 18 19 20
mischbar mischbar schlecht
mischbar		 schlecht
mischbar
18 16 14 14
60 46 54 60
selbst
verlöschend		 selbst
verlöschend		 selbst
verlöschend		 selbst
verlöschend
41 38 42 51
9,6 9,0 9,4 9,8
0,0308
0,0305
0,0292
0,0299
1,1 2,6 2,5 2,6
1,4 1,1 1,0 1,3
-0,3 -0,2 -0,4 -0,4
+ 1,2 + 1,1 + 1,2 +0,9
73 63 64 62
5,5 3,8 4,5 6,0
Tabelle III'
Beispiele 22 23 24 25 130 265/3
21
Schaumrezeptur (Teile) 100 100 100 100
rohes Diphenylmethan- 100
diisocyanat, Isocyanat-
äquivalent = 133 37,9 37,9 37,9 37,9
Polyoxy propylentetraol, 37,9
Starter Äthylendiamin,
OH-Zahl 500 9,2 9,2 9,2 9,2
3-Methylpentan-l,3,5-tric1 9,2 2/1 2/1 2/1 2/1
Mischungsverhältnis 2/1 0,05 0,05 0,05 0,05
Dimethyläthanolamin 0,05 0,05 0,05 0,05 0.05
Triäthylendiamin, 33%-ig in 0,05
Dipropylenglykol 0,05 0,05 0,05 0,05
Dimethylzinndilaural 0,05 1,0 SH-193:1,0 L-5420:l,0 BY-10-504: 1,0-
Silicon-Schaumstabilisator SRX-295 : - - - -
Wasser - 27,0 27,0 27,0 27,0
Trichlormonofluormethan 27,0 115 120 120 120
Isocyanat-Index 120
Verhalten beim Schäumen mischbar mischbar mischbar mischbar
Mischbarkeit des Vorgemisches mischbar 19 23 20 19
Creme-Zeit, s 20 62 η 64 54
Steig-Zeit, s 75
17
Fortsetzung
18
Beispiele 21
23
24
0,0262
Biennverhalten
Einstufung
Brennlgnge, mm Rauchentwicklung, Gew.-% Schaumstoffeigenschaften Dichte (g/cm3) 10% Kompressionsfestigkeit (kg/cm2)
//zum Anstieg [._ zum Anstieg Dimensionsstabilität bei 70°C, 28 h %
// zum Anstieg ^ zum Anstieg Wärmeleitfähigkeit, J/m · h · K Abrieb, Gew.-Verlust %
Aus der Tabelle III ergibt sich die hervorragende Flammfestigkeit und die geringe Rauchentwicklung der Polyurethan-Hartschaumstoffe, die ohne Schaumstabilisator erhalten worden sind, jedoch bevorzugt man im Hinblick auf die Brenneigenschaften und Schaumstoffeigenschaften die Anwendung eines Schaumstabilisators. Dazu eignen sich die üblicherweise angewandten Silicon-Schaumstabilisatoren.
Tabelle IV
selbst selbst selbst selbst selbst
verlöschend verlöschend verlöschend verlöschend verlöschend
33 34 38 43 47
9,6 9,8 10,0 10,4 10,8
0,0242
0,0267
0,0264
0,0264
2,2 2,3 2,1 2,5 1,0
1,0 0,7 1,0 1,1 1,1
-0,3 -0,5 -0,2 -0,3 -0,4
+0,9 + 1,1 +0,9 +0,7 +0,8
75 75 73 65 74
7,0 11,0 9,5 7,9 13,6
Beispiele 26 bis 36
Nach der Arbeitsweise von Beispiel 2 wurden Polyurethan-Hartschaumstoffe hergestellt und dabei die Polyhydroxyverbindungen und das Mischungsverhältnis variiert. Der Isocyanatindex wurde bei 100 gehalten. Die Eigenschaften sind in der Tabelle IV zusammengefaßt.
Beispiele 26 27
28
29
Schaumrezeptur (Teile) rohes Diphenylmethandiisocyanat, Isocyanatäquivalent = 133 Polyoxypropylendiol, Starter Bisphenol A, OH-Zahl Polyoxypropylendiol, Starter Bisphenol A, OH-Zahl Polyoxypropylentetraol, Starter Pentaerythrit, OH-Zahl Polyoxypropylenpolyol, Starter Aromaten, OH-Zahl Polyoxypropylenpolyol, Starter Saccharose, OH-Zahl Polyoxypropylenpolyol, Starter Saccharose, OH-Zahl 3-Methylpentan-l,3,5-triol Mischungsverhältnis Kaliumacetat, 33%-ig in Diäthylenglykol N,N',N"-Tris-(dimethylaminopropyl)-s-hexahydrotriazin Silicon-Schaumstabilisator SH-193 Trichlormonofluormethan
Index
83,8 Index
62,9
Index
41,9
Index
25,2
Index
40,5
10,6 15,9 21,2 25,4 25,4
2/1 1/1 1/2 1/4 1/4
2,4 2,4 2,4 2,4 2,4
0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
25 25 25 25 25
ι
ι 		19 Fortsetzung 29 Beispiele 32 06 521 33 28 34 37 33 50 20 30
;.;
■ΐ		 26 102 122 129
ί. Index Index etwas Index 0,0314 0,0298 0,0333
Verhalten beim Schäumen etwas mischbar 29 mischbar
mischbar 27 58 40
44 110 etwas 76
101 etwas 0,0297 mischbar 0,0284
0,0267 mischbar 60
48 selbst 137 selbst
selbst- 105 verlöschend 0,0380 verlöschend
Mischbarkeit des Vorgemisches ver!öschend 0,0281 33 40
38 9,8 selbst 10,3
Creme-Zeit, s 10,1 selbst verlöschend
Steig-Zeit, s verlöschend 42
Dichte (g/cm3) Beispiele 64,9 45 48,7 32,4 10,0 36
Brennverhalten 31 10,6
Einstufung Index
Index 35
Brennlänge, mm
Rauchentwicklung, Gew.-% Index
Tabelle IV
Schaumrezeptur (Teile) 10,6 15,9 21,2
rohes Diphenylmethan- 2/1 1/1 1/2
diisocyanat, Isocyanat- 2,4 2,4 2,4
äquivalent = 133 44,3
Polyoxypropylendiol, 0,5 0,5 0,5
Starter Bisphenol A,
OH-Zahl 310 1,0 1,0 1,0
Polyoxypropylendiol,
Starter Bisphenol A, 25 25 25
OH-Zahl 195
Polyoxy propylentetraol. etwas
Starter Pentaerythrit, mischbar mischbar mischbar mischbar 43,3 48,3
OH-Zahl 600 80
Polyoxypropylenpolyol, 175
Starter Aromaten, 0,0341 10,6
OH-Zahl 410 10,6 2/1
Polyoxypropylenpolyol, 2/1 2,4
Starter Saccharose, 2,4 15,9
OH-Zahl 460 1/1 0,5
Polyoxypropylenpolyol, 0,5 2,4
Starter Saccharose, 1,0
OH-Zahl 550 1,0 0,5
3-Methylpentan-l,3,5-triol 25
Mischungsverhältnis 25 1,0
Kaliumacetat, 33%-ig in etwas
Diäthylenglykol 25 mischbar
N,N',N"-Tris-(dimethylamino- 70
propyl)-s-hexahydrotriazin etwas 272
Silicon-Schaumstabilisator mischbar 0,0326
SH-193 40
Trichlormonofluormcthan 91
Verhalten beim Schäumen 0,0293
Mischbarkeit des
Vorgemisches
Creme-Zeit, s
Steig-Zeit, s
Dichte (g/cm3)
Fortsetzung
21
22
Beispiele
3i
36
Brennverhalten
Einstufung selbst- selbst- selbst- selbst- selbs·- brennt
verlöschend verlöschend verlöschend verlöschend verlöschend nicht
Brennlänge, mrn 33 31 27 30 44
Rauchentwicklung, Gew.-% 9,7 8,9 8.4 9,0 9,6
Aus der Tabelle IV ist ersichtlich, daß die erfindungs- verbindungen mit 3-MethyIpentan-l,3,5-triol hervorra-
gemäß hergestellten Polyurethan-Hartschaumstoffe 15 gende Flammfestigkeit und geringe Rauchentwicklung
auch bei verschiedensten Gemischen von Polyhydroxy- besitzen.
Beispiele 37bis47
Es wurden Polyurethan-Hartschaumstoffe nach der Arbeitsweise von Beispiel 2 hergestellt, jedoch hierbei die Polyhydroxyverbindungen und das Mischungsverhältnis sowie der Isocyanatindex variiert Herstellungsbedingungen und Ergebnisse sind in Tabelle V zusammengefaßt
Tabelle V Beispiele
37
38
40
41
42
Schaumrezeptur (Teile) rohes Diphenylmethandiisoeyanat, Isocyanatäquivalent = Isocyanatindex Polyoxy propylendiol, Starter Bisphenol A, OH-Zah! 310
Polyoxypropylendiol, Starter Bisphenol A, OH-Zahl 195
Polyoxypropylentetraol, Starter Pentaerythrit, OH-Zahl 600
Polyoxypropylenpolyol, Starter Aromaten, OH-Zahl 410
Polyoxypropylenpolyol, Starter Saccharose, OH-Zahl 550 " Polyoxypropylentriol, Starter Glycerin, OH-Zahl Polyäthertetraol aus Pentaerythrit und Propylenoxid, OH-Zahl 3-Methylpentan-l,3,5-triol Mischungsverhältnis Kaliumacetat, 33%-ig in Diäthylenglykol N,N',N"-Tris-(dimethylaminopropy I Hs-lie xahydrotriazin Silicon-Schaumstabilisator Sll-193
Tnchloimcinnfiuormetrum
Index
120 52,0
Index
160 38,3
Index
Index
160
41,1
Index Index
120
27,5
160
20,2
13,1 9,7 17,5 12,9 13,1 9,7 1/1 2,4
1/1 1/1 1/2 1/2 1/1 0,5
2,4 2,4 2,4 2,4 2,4 1,0
0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 25
1,0 1,0 1.0 1.0 1,0
25 25 25 25 25
23 !•'ortsel/ung ."17 29 06 521 411 24 38 42
10,1
Verhalten beim Schäumen mischbar 38 mischbar -Il mischbar
Mischbarkeit des
Vorgemisches		 46 25 50
Creme-Zeit, s 89 mischbar mischbar 63 mischbar 103
Steig-Zeit, s 0,0320 38 29 0,0273 58 0,0298
Dichte (g/cm3) 75 73 120
irennverhalten seibst-
verlöschend		 0.0304 0,0276 0,0272 selbst-
verlöschenc
Einstufung 42 36
Brennlänge, mm 10,6 SClbSi-
verlöschend		 selbst- selbsi-
verlöschend verlöschend		 9,9
Rauchentwicklung. Gew.-% 35 29
10,4 9,2 9,4
Tabelle V
Beispiele 43
44
45
46
47
Schaumrezeptur (Teile) rohes Diphenylmethandiisoeyanat, Isocyanatäquivalent = 133 Isocyanatindex Polyoxypropylendiol, Starter Bisphenol A, OH-Zahl Polyoxypropylendiol, Starter Bisphenol A, OH-Zahl Polyoxypropylentetraol, Starter Pentaerythrit, OH-Zahl Polyoxypropylenpolyol, Starter Aromaten, OH-Zahl Polyoxypropylenpolyol, Starter Saccharose, OH-Zahl Polyoxypropylentriol, Starter Glycerin, OH-Zahl Polyäthertetraol aus Pentaerythrit und Propylenoxid, OH-Zahl 3-Methylpentan-l,3,5-iriol Mischungsverhältnis Kaliumacetat, 33%-ig in Diäthylenglykol N,N',N"-Tris-(dimethylaminopropyl)-s-hexahydrotriazin Silicon-Schaumstabilisator SH-193 Trichlonmonofluormethan
Verhalten beim Schäumen Mischbarkeit des Vorgemisches
Creme-Zeit, s
Sieig-Zeit, s
Dichte (g/cm3)
Index
160
Index
120
Index
160
14,7
32.3
23,8
Index
120
29,9
13.1 12,9 13,1 9,7 13,1
1/1 1/2 1/1 1/1 1/1
2.4 2,4 2,4 2,4 2,4
0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
25 25 25 25 25
etwas etwas etwas etwas etwas
mischbar mischbar mischbar mischbar mischbar
40 45 30 30 30
76 100 58 63 65
0.0307 0.0277 0.0247 0.0250 0.0239
Fortsclzunii
29 06
Heispielc 44 45 4(, 47
4.1
Brennverhalten selbst selbst selbst selbst
Einstufung selbst verlöschend verlöschend verlöschend verlöschend
verlöschend 32 31 28 41
Brennlänge, mm 27 9,5 8,9 8,8 9,6
Rauchentwicklung, Gew.-% 9,4
Beispiel 48 und Vergleichsversuch C
Es wurde nach der Arbeitsweise des Beispiels 1 mit einer Schaumrezeptur der in Tabelle Vl angegebenen Zusammensetzung ein Polyurethan-Hartschaumstoff
hergestellt, jedoch in diesem Fall ein Polyätherpolyol mit einer Hydroxylzah! von 400 angewandt, welches erhalten worden ist ausgehend von 3-Methylpentan-1,3,5-triol bei dem Herstellungsbeispiel 1 nach JP-OS 88 041/75.
Tabelle VI Vergleichsversuch C Beispiel 48
Schaumrezeptur (Teile) 100 100
rohes Diphenylmethandiisocyanat,
Isocyanatäquivalent = 133 83,5 41,8
Polyätherpolyol - 13,4
3-Methylpentan-l ,3,6-triol 2,4 2,4
Kaliumacetat, 33%-ig in
Diäthylenglykol 0,5 0,5
N,N',N"-Tris-(dimethylaminopropy l)-s-
hexahydrotriazin 1,0 1,0
Silicon-Schaumstabilisator SH-193 30 25
Trifluormonochlormethan - 1/1
Mischungsverhältnis 120 120
Isocyanat-Index
Verhalten beim Schäumen mischbar etwas mischbar
Mischbarkeit des Vorgemisches 45 43
Creme-Zeit, s 106 97
Steig-Zeit, s 0,0296 0,0293
Dichte, g/cm3
Brennverhalten brennt selbstverlöschend
Einstufung 46
Brennlänge, mm 11,0 9,4
Rauchentwicklung, Gew.-%
Aus der Tabelle Vl ergibt sich, daß 3-Methylpentan-1,3,5-triol nicht zur Verbesserung der Flammfestigkeit beiträgt, wenn es als Bestandteil des Polyätherpolyols angewandt wird, sondern nur, wenn es der Schaumrezeptur als Einzelverbindung gesondert zugesetzt wird.
Vergleichsversuch D bis I
Nach der Arbeitsweise des Beispiels 1 wurden Polyurethan-Hartschaumstoffe hergestellt, jedoch anstelle von 3-Methylpentan-l,3I5-triol verschiedene niedermolekulare Polyhydroxyverbindungen eingesetzt
Tabelle VII 29 06 E 13 521 G 28 I
27 34
100 0,0203 100 100
Schaumrezeptur (Teile) Vergleichsversuche H
rohes Diphenylmethan- D F
diisocyanat, Isocyanat- 34,3 34,3 100 34,3
äquivalent = 133 100 100
Polyoxy propylen te traol, brennt
Starter Äthylendiamino, 34,3
OH-Zahi 500 34,3 16,4 34,3
Glycerin
Diäthylenglykol 16,0
1,4-Butandiol 9,5
1,5-Pentandiol 10,8
1,2,6-Hexantriol 0,1 13,9 0,1 0,1
Diethanolamin 0,1 0,1 13,8 0,1
Dimethyläthanolamin
Triäthylendiamin, 33%-ig 0,1 0,1 0,1 0,1
in Dipropylenglykol 0,1 1,0 0,1 1,0 0,1 1,0
Dimethylzinndilaurat 0,1 25,0 0,1 25,0 25,0
Silicon-Schaumstabilisator 120 120 0,1 120
Trichlormonofluormethan 0,1 0,1 UO
Isocyanatindex 1,0 unmischbar mischbar 1,0 mischbar 25,0 mischbar
Verhalten beim Schäumen 25,0 25,0 120
Mischbarkeit des 120 11 120 15 wegen hoher
Vorgemisches 29 35 mischbar Reaktionsge
Creme-Zeit s 0,0219 mischbar 0,0243 schwindig
keit nicht
Steig-Zeit, s 14 bewegt und
Dichte (g/cm3) 16 33 nicht aufge
36 0,0256 schäumt
0,0240
brennt brennt -
Brennverhalten
Einstufung
selbst
Brennlänge, mm brennt verlöschend
86
Aus der Tabelle VII ergibt sich, daß andere niedermolekulare Polyhydroxylverbindungen dem Polyurethan-Hartschaumstoff keine Flammfestigkeit verleihen und nur 3-Methylpentan-l,3,5-triol den besonderen Effekt auf die Flammbeständigkeit und Rauchentwicklung der Schaumstoffe zeigt Der Schaumstoff von Vergleichsversuch H ist zwar selbstverlöschend, er hat jedoch eine große Brennlänge.
Vergleichsversuch J
Es wurde ein Polyurethan-Weichschaumstoff hergestellt durch Verschäumen von 100 Teilen Polyoxypropylentriol (Hydroxylzahl 55,5), 4,4 Teilen 3-MethylpentanlAS-triol, 3 Teilen Wasser, 0,2 Teilen 70%iger Lösung
von Bis-(j?-dimethylaminoäthyl)-äther in Dipropylenglykol, 0,2 Teilen Zinnoctanoat, 1,5 Teilen Silicon-Schaumstabilisator und 50,8 Teilen Toluoldiisocyanat (80 :20-Isomergemiseh).
Der Polyurethan-Weichschaumstoff enthielt einwandfreie Zellen und zeigte bei einer Cremezeit von 25 s und einer Steigzeit von 100 s eine geringe Tendenz zum Schrumpfen. Nach den Prüfbedingungen ASTM D-1692 muß dieser Schaumstoff jedoch als brennbar eingestuft werden. Daraus ergibt sich, daß die Wirksamkeit von 3-Methylpentan-l,3,5-triol hinsichtlich der Flammfestigkeit bei Polyurethan-Weichschaumstoffen nicht auftritt, sondern nur im Rahmen der Herstellung von Polyurethan-Hartschaumstoffen.

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Hartschaumstoffen guter i;lammbeständigkeit und geringer Rauchentwicklung durch Umsetzung eines Polyätherpolyols oder Polyesterpolyols mit mindestens drei Hydroxylgruppen und einer Hydroxylzahl von mindestens 100 oder einem Polyoxypropylendiol auf Basis Äthylenglykol mit einer OH-Zahl von 560 oder 280 oder einem Polyoxypropylendiol auf Basis Bisphenol A mit einer OH-Zahl von 310 oder 195 mit einem Polyisocyanat in Gegenwart eines Treibmittels und eines Katalysators sowie gegebenenfalls eines Schaumstabilisators und weiterer üblicher Zusätze, dadurch gekennzeichnet, daß man 0,2 bis 2 Äquivalent 3-Methylpentan-1,3,5-triol, bezogen auf das Hydroxyäquivalent der Polyäther- oder Polyesterpolyole, mitverwendet.
    20
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