DE2004518A1 - Verfahren zur Herstellung von hydrophilen Schaumstoffen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von hydrophilen SchaumstoffenInfo
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Description
31, Jan. 1970
Verfahren zur Herstellung von hydrophilen Polyurethan-Schaumstoffen
Es ist bekannt, Schaumstoffe auf der Basis von Polyolen und Polyisocyanaten herzustellen. Die Schaumstoff-Struktur wird
dabei durch Umsetzung der Polyisocyanate mit Wasser - Bildung von CO2 - und/oder organischer lösungsmittel, die bei der
exotherm verlaufenden Vernetzungsreaktion verdampfen, erreicht. Das gebildete Kunststoffgerüst besteht aus Polyurethan- und
Polyharnstoffkonfigurationen, der Anteil letzterer wird durch
die Menge des eingesetzten Wassers bestimmt, je mehr Wasser in der schäumfähigen Mischung verwendet wird, umso höher wird
dieser Anteil. Das Raumgewicht der erhaltenen Schaumstoffe nimmt dabei stetig ab. Schaumstoffe vom Raumgewichtsbereich
6-20 kg/m , lassen sich zwar grundsätzlich herstellen (vgl. ä
britische Patentschrift 892 776), sie lassen sich indessen erfahrungsgemäß verfahrenstechnisch nur. schwer beherrschen. Trotz
Stabilisierung der Schaumansätze mit bekannten Verbindungen, z.B. Polysiloxanen, und der Verwendung geeigneter Aktivatoren
- ausgewählte tert. Amine oder Metall-Katalysatoren - ist die Schäumreaktion nur unvollkommen auf die Vernetzungsreaktion
abzustimmen.( Die Folge davon ist, daß die Schaumstoffe zum
Kollaps neigen oder von unregelmäßiger Porenstruktur sind. Darüberhinaus sind solche Schaumstoffe spröde und besitzen
mangelhafte Festigkeitseigenschaften; außerdem sind sie nicht hydrophil (darunter wird die Wasseraufnahme in den Zellen und
im Zellgerüst verstanden).
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Es wurde nunmehr ein Verfahren gefunden» nach dem die genannten
Nachteile des Schaumstoffs nicht mehr auftreten und welches gestattet, offenzellige hydrophile Schaumstoffe mit einem
äaumgewicht von 6-20 kg/m herzustellen.
G^snstard der -rarliegeniisn Erfindung ist ein Verfahren air HersteUing
von offenzelligen hydrophilen Polyurethanschaumstoffen mit Raumgewichten von 6-20 kg/nr aus Gemischen höher- und niedermolekularer
Polyole, Polyisocyanaten, Wasser und gegebenenfalls Hilfsmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyolgemisch
Mischungen von zwei-oder mehrfunktionellen aliphatischen und/ oder cycloaliphatischen Polyolen mit Molekulargewichten bis
500 und höhermolekularen Polyolen mit Molekulargewichten von 500 - 5000 verwendet werden, daß pro 100 Gewichtsteile des
Polyolgemischs 5-50 Gewichtsteile Wasser eingesetzt werden, daß der Anteil an zwei- oder mehrfunktionellen aliphatischen
und/oder cycloaliphatischen Polyolen mit Molekulargewichten bis 500 im schäumfähigen Reaktionsgemisch, bestehend aus dem Polyolgemisch,
dem Polyisocyanat und dem Wasser, 5-15 Gew.-% des Gewichts des schäumfähigen Gemische beträgt und daß das Polyisocyanat
in einer Menge eingesetzt wird, die 20 - 80 % von der theoretisch zur Umsetzung mit allen aus dem Polyolgemisch und
dem Wasser herrührenden aktiven Wasserstoffatomen erforderlichen Menge beträgt, wobei das Verfahren gemäß Patent
(deutsche Patentanmeldung P 19 40 182.2) ausgenommen ist. Die eigene ältere Anmeldung (deutsche Patentanmeldung
P 19 40 182.2) betrifft ein Verfahren zur Herstellung von offenzelligen Schaumstoffen mit einem Raumgewicht
von 6 bis 15 kg/nr aus Polyisocyanaten, mindestens 2 aktive Wasserstoffatome aufweisenden organischen Verbindungen, Wasser
sowie gegebenenfalls weiteren Zusatzstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyisocyanate Biuretgruppen aufweisende
Polyisocyanate verwendet werden, und das zur Schaumreaktion die η ende Wasser in Mengen von 20 bis 100 Gewichtsteilen pro
100 Gewichtsteilen der organischen, mindestens zwei aktive Wasserstoffatome aufweisenden Verbindungen eingesetzt wird.
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Dieses Verfahren soll vom Verfahren gemäß Erfindung ausgenommen sein.
Erfindungsgemäß erhaltene Schaumstoffe liegen im Raumgewichtsbereich
Ton 6-20 kg/m . Sie besitzen hervorragende Festigkeitseigenschaf
ten und sind hydrophil. Die Hydrophilie prädestiniert diese Schaumstoffe besonders im Hinblick auf ihre
Verwendung als Substrate für die Pflanzenaufzucht.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung der
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Schaumstoffe als Substrate für die Pflanzenaufzucht.
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Schaumstoffe als Substrate für die Pflanzenaufzucht.
Als Ausgangsmaterialien für das erfindungsgemäße Verfahren
kommen Gemische von bi- oder mehrfunktionellen aliphatischen und/oder cycloaliphatischen Polyolen mit einem Molekularge- A wicht bis 500 und höhermolekularen Polyolen mit Molekulargewichten in der Regel von 500 bis 5000 infrage.
kommen Gemische von bi- oder mehrfunktionellen aliphatischen und/oder cycloaliphatischen Polyolen mit einem Molekularge- A wicht bis 500 und höhermolekularen Polyolen mit Molekulargewichten in der Regel von 500 bis 5000 infrage.
Als zwei- oder mehrfunktionelle aliphatische und/oder cycloaliphatische
Polyole mit einem Molekulargewicht bis 500 eignen sich beispielsweise;
Athylenglykol, 1,3-Propylenglykol, 1,3-Eutandiol, 1,4-Butandiol,
Diäthylenglykol, Triäthylenglykol, Tetraäthylenglykol, Glycerin, 1,1,1-Trimethylolpropan. Generell kommen die an sich
bekannten Verbindungen dieser Art in Frage, auch als Mischungen mehrerer Verbindungen.
Als höhermolekulare Polyole kommen z.B. solche der bekannten Art, etwa OH-gruppenhaltige Polyester, z.B. auf der Basis/ron d
Adipinsäure, Phthalsäure, Glycerin und Trimethylolpropan und/ oder OH-gruppenhaltigen Polyäther, z.B. auf der Basis von 1,1,1-Trimethylolpropan
und Äthylenoxid bzw. Propylenoxid oder Äthylendiamin
und Äthylenoxid bzw. Propylenoxid infrage. Mischungen dieser Verbindungen können verwendet werden. Diese Verbindungen
haben primäre oder sekundäre OH-Gruppen.-Als erfindungsgemäß
su verwendendes Ausgangsmaterial werden ferner Polyisocyanate der an sich bekannten Art eingesetzt, z.B. aliphatische, cycloaliphatische,
araliphatische und aromatische di- und höherfunktionelle
Isocyanate. Als Beispiele
,e A 12 790 - 3 -
seien genannt: 1,4-Tetramethylendiisocy/inat, 1,6-Hexamethylendiisocyanat,
Isophorondiisocyanat, Cyclohexan-1,4-diisocyanat, Toluylen-2,4- und/oder -2,6-diisocyanat, 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat,
Polyphenylpolymethylenpolyisocyanate wie sie durch Anilin-Forma]£äiyd-Kondensation und anschließende
Phosgenierung hergestellt werden können, Carbodiimidgruppen aufweisende Polyisocyanate der Diphenylmethanreihe, wie sie
gemäß der deutschen Patentschrift 1 092 007 hergestellt werden können, Naphthalin-1,5-diisocyanat, Triphenylmethan-4,4',4"-Triisocyanat.
Als Treibmittel wird beim erfindungsgemäßen Verfahren Wasser in Mengen von 5 bis 50 Gewichtsteilen pro
100 Gewichtsteile Polyolgemisch verwendet. Der Anteil an
niedrigmolekularen Polyolen im schäumfähigen Gemisch, d.h. in der Reaktionsmischung, bestehend aus dem Polyolgemisch,
aus der Isocyanatkomponente und dem Wasser, soll zwischen
5 bis 15 Gew,-# liegen.
Als beim erfindungsgemäßen Verfahren wahlweise mitzuverwendende Treibmittel eignen sich besondere Halogenkohlenwasserstoffe,
speziell Monofluortrichlormethan. Auch andere niedrigsiedende organische Treibmittel wie Aceton kommen infrage. —
Als beim erfindungsgemäßen Verfahren weiterhin mitzuverwendende Stabilisatoren eignen sich insbesondere die bei der
Polyurethan-Schaumstoffherstellung üblichen Verbindungen auf Polysiloxan-Basis.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren können Aktivatoren der an sich bekannten Art mitverwendet werden, insbesondere tertiäre
Amine, wie z.B. Ν,Ν-Dimethylbenzylamin, Triäthylamin, Triäthylendiamin.
Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt in der Weise, daß Kennzahlen von 20 bis 80 eingehalten werden,
d.h. man verwendet die Isocyanatkomponente in einer Menge, die 20 bis 80 # von der theoretisch zur Umsetzung mit allen
vorhandenen aktiven Wasserstoffatomen, die aus dem Polyolgemisch und dem Wasser herrühren, erforderlichen Menge beträgt.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung sind 'den folgenden Beispielen
zu entnehmen. Die angegebenen Teile sind Gewichtsteile.
20 Teile eines Polyäthers aus Äthylendiamin und Propylenoxid (OH-Zahl = 485), 5 Teile eines Polyäthers aus 1,1,1-Trimethylolpropan
und Propylenoxid (OH-Zahl = 385), 15 Teile 1,1,1-Trimethylolpropan
(OH-Zahl = 1260), 10 Teile Diäthylenglykol (OH-Zahl = 1060), 10 Teile Wasser, 0,3 Teile Aktivator N, N-Dimethylbenzylamin
und 1,5 Teile Stabilisator auf Polysiloxan-Basis werden miteinander verrührt. Anschließend erfolgt die ·
Vermischung mit 85 Teilen eines Polyphenylpolymethylenpolyisocyanats, hergestellt durch Anilin-Formaldehyd-Kondensation
und anschließende Phosgenierung (31 # NCO-Gehalt). Es wird ein
Schaumstoff vom Raumgewicht 14 kg/m5 erhalten. Die Wasseraufnähme
eines Würfels mit der Kantenlänge von 5 cm beträgt 75 #.
BeispM 2:
20 Teile eines Polyäthers aus Äthylendiamin und Propylenoxid (OH-Zahl = 485), 5 Teile eines Polyäthers aus 1,1,1-Trimethylolpropan
und Propylenoxid (OH-Zahl = 385), 5 Teile 1,1,1-Trimethylol
propan (OH-Zahl = 1260), 20 Teile Diäthylenglykol (OH-Zahl = 1060), 10 Teile Wasser, 0,3 Teile Aktivator Ν,Ν-Dimethylbenzylamin,
1,5 Teile Stabilisator auf Polysiloxan-Basis und 20 Teile
Monofluortrichlormethan werden miteinander verrührt. Anschließend erfolgt die Vermischung mit 83 Teilen eines Polyphenylpolymethylnpolyisocyanats,
hergestellt durch Anilin-Formaldehyd-Kondensation und anschließende Phosgenierung (31 # NCO-Gehalt).
Es wird ein Schaumstoff vom Raumgewicht 12 kg/m5 erhalten. Die Wasseraufnahme eines Würfels mit einer Kantenlänge von 5 cm
beträgt 57 %.
20 Teile eines Polyäthers aus Äthylendiamin und Propylenoxid (OH-Zahl =385), 5 Teile eines Polyäthers aus 1,1,1-Trimethylolpropan
und Propylenoxid (OH-Zahl = 385), 10 Teile
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eines Polyesters aus Adipinsäure, Phthalsäure, Glycerin und 1,1,1-Trimethylolpropan (OH-Zahl = 380)', 5 Teile 1,1,1-Trimethylolpropan
(OH-Zahl = 1260), 10 Teile Diäthylenglykol (OH-Zahl = 1060), 7,5 Teile Wasser, 0,3 Teile Aktivator N, N-Dimethylbenzylamin
und 1,5 Teile Stabilisator auf Polysiloxan-Basis werden miteinander verrührt. Anschließend erfolgt die
Vermischung mit 65 Teilen eines Polyphenylpolymethylenpolyisocyanats, hergestellt durch Anilin-Formaldehyd-Kondensation
und anschließende Phosgenierung (31 5^ NCO-Gehalt).
Es wird ein Schaumstoff vom Raumgewicht 13 kg/m' erhalten. Die
Wasseraufnahme eines Würfels mit der Kantenlänge von 5 cm beträgt 65 ^.
20 Teile eines Polyäthers aus Äthylendiamin und Propylenoxid
(OH-Zahl = 485), 5 Teile eines Polyäthers aus 1,1,1-Trimethylolpropan und Propylenoxid (OH-Zahl = 385), 10 Teile eines Polyesters
aus Adipinsäure, Phthalsäure, Glycerin und 1,1,1-Trimethylolpropan (OH-Zahl =380), 15 Teile Diäthylenglykol (OK-Zahl
= 1060), 10 Teile Wasser, 0,3 Teile Aktivator N,N'-Dimethylbenzylamin
und 1,5 Teile Stabilisator auf Polysiloxan-Basis werden miteinander verrührt. Anschließend erfolgt die
Vermischung mit 77 Teilen eines Polyphenylpolymethylenpolyisocyanats, hergestellt durch Anilin-Formaldehyd-Kondensation
und anschließende Phosgenierung (31 i» NCO-Gehalt). Es wird ein
Schaumstoff vom Raumgewicht 12 kg/m erhalten. Die Wasseraufnahme eines Würfels mit der Kantenlänge von 5 cm beträgt 51 #.
20 Teile eines Polyäthers aus Äthylendiamin und Propylenoxid (OH-Zahl = 485), 5 Teile eines Polyäthers aus 1,1,1-Trimethylolpropan
und Propylenoxid (OH-Zahl = 385), 15 Teile eines Polyesters aus Adipinsäure, Phthalsäure, Glycerin und 1,1,1-Trimethylolpropan
(OH-Zahl = 380), 10 Teile Diäthylenglykol (OH-Zahl = 1060), 10 Teile Wasser, 0,3 Teile Aktivator, N,N'-Dimethylbenzylamin,
1,5 Teile Stabilisator auf Polysiloxan-Basis
Le A 12 790 - 6 -
109832/1693
und 15 Teile Monofluortrichlormethan worden miteinander verrührt.
Anschließend erfolgt die Vermischung mit 74 Teilen eines Polyphenylpolymethylenpolyisocyanats, hergestellt durch
Änilin-Formaldehyd-Kondensation und anschließende Phosgenierung
(31 "h NCO-Gehalt). Es wird ein Schaumstoff vomr Raumgewicht
13 kg/m' erhalten. Die Wasseraufnahme eines Würfels mit der
Kantenlänge von 5 cm beträgt 71 #.
Le A 12 790 - 7 -
109832/1693
Claims (2)
- Patentanspruch:V. Verfahren zur Herstellung von offenzelligen hydrophilen Polyurethanschaumstoffen mit Raumgewichten von 6-20 kg/m aus Gemischen höher- und niedermolekularer Polyöle, Polyisocyanaten, Wasser und gegebenenfalls Hilfsmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyolgemisch Mischungen von zwei- oder mehrfunktionellen aliphatischen und/oder cycloaliphatisehen Polyölen mit Molekulargewichten bis 500 und höhermolekularen Polyolen mit Molekulargewichten von 500 - 5000 verwendet werden, daß pro 100 Gewichtsteile des Polyolgemischs 5-50 Gewichtsteile Wasser eingesetzt werden, daß der Anteil an zwei- oder mehrfunktionellen aliphatischen und/ oder cycloaliphatischen Polyolen mit Molekulargewichten bis 500 im schäumfähigen Reaktionsgemisch, bestehend aus dem Polyolgemisch, dem Polyisocyanat und dem Wasser, 5-15 Gew.-^ des Gewichts des schäumfähigen Gemischs beträgt und daß das Polyisocyanat in einer Menge eingesetzt wird, die 20 - 80 # von der theoretisch zur Umsetzung mit allen aus dem Polyolgemisch und dem Wasser herrührenden aktiven Wasserstoffatomen erforderlichen Menge beträgt, wobei das Verfahren gemäßPatent (deutsche Patentanmeldung P 19 40 182.2)ausgenommen ist.
- 2. Verwendung von gemäß Anspruch 1 herstellbaren Polyurethanschaumstoffen als Substrate für die Pflanzenaufzucht.Le A 12 790 - 8 -109832/1693
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