-
Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Polyharnstoff-Schaumgelen
Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung neuartiger stabiler Wasser- und/oder
alkoholhaltiger Polyurethanharnstoff-Schaumgele. Die Gele können bis zu 95 Gew.%
an Wasser bzw.
-
Alkohol enthalten, wobei unter Umständen eine Verdampfung dieses eingeschlossenen
Lösungsmittels an der Luft ganz oder teilweise vermieden werden kann.
-
Es ist grundsätzlich bekannt, Polyurethan-Polyharnstoff-Polymere herzustellen.
Man setzt hierzu Polyisocyanate bzw. Reaktionsprodukte von Polyolen und überschüssigen
Polyisocyanaten mit polyfunktionellen Aminen oder mit Wasser um.Während im ersten
Falle, abhängig von chemischer Natur und Menge der eingesetzten Ausgangskomponenten,
harte bis elastische kompakte Massen erhalten werden, entstehen bei der Kettenverlängerung
mit Wasser und gleichzeitiger Anwesenheit gewisser Zusatzstoffe, wie Katalysatoren
oder Schaumstabilisatoren, Schaumstoffe, die im allgemeinen Sprachgebrauch als Polyurethan-Schaumstoffe
bezeichnet werden. Die Herstellung dieser Materialien, auch unter technischen Bedingungen,
ist wohlbekannt und in zahlreichen Publikationen niedergelegt, z.B. in R. Vieweg,
A. Höchtlen, Kunststoff-Handbuch Bd. VII, Polyurethane, Hanser-Verlag München, 1966.
-
Die Herstellung der Polyurethan-Polyharnstoff-Polymeren erfolgt meistens
so, dass die einzelnen Komponenten in Abwesenheit von Lösungsmitteln miteinander
vermischt werden.
-
Bei einigen technischen Prozessen, beispielsweise der Herstellung
von bestimmten Elastomer-Beschichtungen oder von elastischen Fasern, wird die Umsetzung
auch in Lösungsmitteln durchgeführt, die gegenüber den Isocyanatgruppen inert sind,
z.B. Dimethylformamid. Gemäß der Lehre der amerikanischen Patentschrift 3.547.150
werden durch Umsetzung von Polyaryl-Polyalkylen-Polyisocyanaten mit bestimmten Polyolgemischen
in inerten organischen Lösungsmitteln, in denen das entstehende Polymere im wesentlichen
unlöslich ist, Polyurethane erhalten, die eine poröse Struktur besitzen. Während
ihrer Bildung, die nach etwa 8-30 Minuten abgeschlossen ist, wird dabei ein sehr
instabiler Gelzustand durchlaufen, der dadurch zu erkennen ist, daß die klare Lösung
ein opakes Aussehen erhält.
-
Ähnliche Vefahren zur Herstellung mikroporöser Formkörper durch Isocyanat-Polyadditionsreaktionen
in schlechten Lösungsmitteln werden auch in der DOS 1 694 230, dem US-Patent 3 582
396, dem US-Patent 3 681 125 und der DOS 1 769 089 beschrieben.
-
Aus der DOS 2 347 299 ist es weiterhin bekannt, stabile Polyurethan-Polyharnstoff-Gele
dadurch herzustellen, daß man Isocyanatgruppen enthaltende Präpolymere aus Polyäthern
mit mehr als 40 Gew.l Äthylenoxid-Einheiten in Wasser oder Alkoholen mit Di- oder
Polyaminen als Kettenverlängerungsmitteln umsetzt.
-
Der Ausdruck Gel sollte nachstehend mehr die physikalische Beschaffenheit
des Gelee- oder Gallerte-artigen Endproduktes beschreiben als den exakten polymerphysikalischen
Aufbau entsprechend den heutigen Ansichten der Kolloidchemie über diesen Zustand
wiedergeben. Dabei soll aber nicht ausgeschlossen werden, daß die neuartigen Gele
in manchen Fällen den gleichen homogenen Aufbau besitzen, wie man ihn heute den
Gelen allgemein zuschreibt, d.h. daß durch Wasser oder Alkohole gequollene, mehr
oder weniger stark verzweigte Polymernetzwerke aus den Polyurethan-Polyharnstoffen
vorliegen.
-
Als Schaumgele werden solche Materialien gelartiger Konsistenz bezeichnet,
die Luft oder andere Gase als disperse Phase enthalten. Sie unterscheiden sich hinsichtlich
ihrer Struktur sowohl von Schäumen im kolloidchemischen Sinn als auch von den Schaumstoffen.
Schäume sind definitionsgemäß Dispersionen von relativ grossen Gasvolumina In einem
relativ kleinen Flüssigkeitsvolumen. Unter Schaumstoffen sind nach DIN 7726 Zweiphasensysteme
zu verstehen, bei denen ein Gas in einer kontinuierlichen festen Matrix dispergiert
ist; das Beiwort 'Stoff' soll dabei auf den Werkstoffcharakter des zelligen Materials
hinweisen. Im Gegensatz zum Schaum (homogene Phase flüssig) und Schaumstoff (homogene
Phase fest) liegt bei dem Schaumgel die 'homogene' Phase somit in einem kolloidchemischen
Sonderzustand vor, dem des Gels.
-
Die Gele nach DOS 2 347 299 können durch Einschlagen von Luft auch
in eine Schaumgelform überführt werden; sie weisen aber insbesondere die folgenden
Nachteile auf: a) wegen der Verwendung von Aminen als Vernetzungsmittel können nur
Gele mit basischem pH-Wert erhalten werden;
b) das Rückhaltevermögen
für das Dispersionsmittel ist gering; c) das Raumgewicht (kg/m3) der Materialien
ist hoch; d) die Reaktionszeiten sind relativ kurz.
-
Es wurde nun gefunden, daß man Gele in schaumartiger Form herstellen
kann, die die beschriebenen Nachteile nicht haben, wenn man die Umsetzung der Isocyanatgruppen
enthaltenden Prepolymeren in den Dispersionsmitteln Wasser und/oder Alkohol so durchführt,
daß die Isocyanatgruppen mit einem Teil des Wassers unter Bildung von Kohlendioxid
und unter Ausbildung einer vernetzten Struktur reagieren, wobei diese Umsetzung
ggf. in Gegenwart von Katalysatoren durchgeführt werden kann.
-
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demnach ein Verfahren zur
Herstellung von Polyurethan-Polyharnstoff-Schaumgelen durch Umsetzung von Isocyanatgruppen
enthaltenden Präpolymeren mit Wasser als Kettenverlängerungsmittel in Wasser und/oder
Alkoholen als Reaktionsmedium, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man als Isocyanatgruppen
aufweisende Präpolymere Umsetzungsprodukte aus Hydroxylgruppen enthaltenden Polyäthern
mit mehr als 40 Gew.% Äthylenoxid-Einheiten mit einem überschub an Polyisocyanaten
verwendet.
-
Die erfindungsgemäße Arbeitsweise hat verschiedene Vorteile gegenüber
der bisher bekannten. So ist es möglich, Gele, insbesondere Hydrogele, mit einem
pH-Wert im Bereich sauer bis neutral einzustellen. Im Falle der Verwendung von Aminen
als Kettenverlängerungsmittel gelingt es nur, Gele mit basischem PH-Wert herzustellen.
-
Durch die in-situ-Erzeugung des Treibgases Kohlendioxid - auf Grund
der Reaktion der Isocyanatgruppen mit dem Wasser - werden Schaumgele mit geringeren
Raumgewichten erhalten, als sie durch Einschlagen von Luft herstellbar sind.
-
Die Schaumstruktur der erfindungsgemäß hergestellten Gele bewirkt,
insbesondere wenn sie durch entsprechende Maßnahmen feinporös eingestellt wird,
ein höheres Rückhaltevermögen für das Dispersionsmittel. Das in den gelförmigen
Zellstegen eingelagerte Wasser bzw. der Alkohol werden dann weniger schnell an die
Umgebung abgegeben.
-
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß die
Reaktionszeiten im allgemeinen sehr lang sind, aber durch Katalysatoren beliebig
verkürzt werden können. Somit steht immer eine ausreichend lange Zeit zur Verfügung,
während der das Schaumgel manipuliert, d.h. z.B. in Formen eingefüllt werden kann.
-
Weiterhin ist es von Vorteil, daß die physiologischen Eigenschaften
der erfindungsgemäßen Gele günstiger sind als jener, die durch Aminkettenverlängerung
erhalten wurden. Wie bekannt ist, führen zahlreiche Amine zu Hautverätzungen, weshalb
in diesem Fall besondere Schutzmassnahmen ergriffen werden müssen.
-
Die technische Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gestaltet
sich ebenfalls einfacher, da einmal eine sehr reaktive Komponente (Amine) weniger
dosiert und gefördert werden muR und andererseits die Wassermenge unkritisch ist,
da das gegenüber den Isocyanatgruppen überschüssige Wasser in das Gelgerüst eingelagert
wird. Infolge der Abwesenheit der Aminvernetzer braucht der Gelansatz auch weniger
intensiv emulgiert zu werden.
-
Im erfindungsgemäßen Verfahren kann das Wasser also eine Doppelfunktion
erfüllen. Es ist in jedem Falle das Kettenverlängerungsmittel und kann außerdem
noch die Rolle des Dispersionsmittels übernehmen. Der erste Fall liegt vor bei den
nicht-wäßrigen Schaumgelen, der letztere bei den reinen oder stark wasserhaltigen
Hydrogelen. Unter nicht-wäßrigen Schaumgelen werden im folgenden diejenigen verstanden,
die als Dispersionsmittel Alkohole bzw. Glykole enthalten.
-
Entsprechend der Art des herzustellenden Gels wird auch die einzusetzende
Wassermenge variieren. Für die Bildung der Schaumgele werden im wesentlichen stöchiometrische
Mengen an Präpolymeren und Wasser benötigt. Bei der technischen Durchführung des
Verfahrens hat es sich aber, um eine geeignete Verweilzeit in den Mischaggregaten
zu erreichen, als vorteilhaft erwiesen, mit einem Überschuß an Wasser zu arbeiten,
d.h. bei einem H20/NCO-Verhältnis größer als 1, vorzugsweise zwischen 1 und 1,2.
-
Bei der Bildung der Schaumgele ist die maximal einsetzbare Menge an
Wasser und/oder Alkohol in weiten Grenzen variabel und nicht kritisch. Bezogen auf
die Gesamtmasse des Schaumgels kann das Gewicht von Alkohol und/oder Wasser bis
zu 95% betragen. Durch das Mengenverhältnis zwischen Polymeren und Dispersionsmitteln
werden aber die Eigenschaften der erhaltenen Schaumgele stark beeinflußt. Im allgemeinen
werden die Schaumgele mit zunehmendem Polymeranteil stabiler und härter und mit
abnehmendem Polymergehalt bis zur Grenze von etwa 5 Gew.% hin weicher und weniger
strukturfest.
-
Das Präpolymere aus Äthylenoxid-reichen Polyäthern und höherfunktionellen
Polyisocyanaten, das endständig noch freie Isocyanatgruppen enthält, wird durch
Umsetzung der entsprechenden
Polyäther mit einer überschüssigen
Menge an Polyisocyanat, also bei einem Nco/oH-Verhältnis größer als 1, vorzugsweise
1,5-20, besonders bevorzugt 2-10, hergestellt.
-
Das für die Durchführung des Verfahrens optimale Verhältnis hängt
jeweils ab von dem Molekulargewicht, der Funktionalität und dem Aufbau des Polyäthers.
Im allgemeinen sollen die Isocyanatgehalte der Präpolymeren zwischen 2 und 20 Gew.%,
vorzugsweise zwischen 5 und 10 Gew.%,liegen.
-
Die Herstellung der Schaumgele kann auf verschiedene Art erfolgen.
So ist es möglich, alle Komponenten, d.h. das Präpolymere, das Dispersionsmittel,
also Wasser und/oder Alkohol, und das Kettenverlängerungsmittel, also Wasser, in
einem Schuß zusammenzugeben. Bei der Herstellung nicht-wäßriger Schaumgele oder
von Gelen mit geringem Wassergehalt ist es auch möglich, zunächst eine Lösung des
Präpolymeren in Alkohol herzustellen und diese dann entweder mit reinem Wasser oder
mit wäßrigem Alkohol zu vermischen. In jedem Falle tritt nach mehr oder weniger
kurzer Zeit die Gelbildung ein.
-
Durch eine intensive Vermischung der Ausgangskomponenten wird die
Gelbildung erleichtert und die Qualität der Schaumgele verbessert. Die Vermischung
kann im einfachsten Falle in einer Zone erhöhter Turbulenz, die durch eine mechanische
Rührvorrichtung hervorgerufen wird, erfolgen. Bessere Ergebnisse werden erhalten
bei Verwendung schnell laufender Misc-haggregate, beispielsweise von Kreiselhomogenisiermaschinen
oder von Rührwerksmischkammern literaturbekannter bzw handelsüblicher Polyurethan-Verschäumungsmaschinen.
Eine intensive Vermischung läßt sich aber auch durch Verwendung der Mischvorrichtungen
von Polyurethan-Verschäumungsmaschinen erreichen, bei denen die Vermischung durch
Gegenstrominjektion erfolgt.
Geeignete Dispersionsmittel sind neben
Wasser ggf. verzweigte (cyclo)-aliphatische Alkohole mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen,
beispielsweise Methanol, Äthanol, Isopropanol, Äthylenglykol, Butanol, Glyzerin,
Diäthylenglykol oder Trimethylolpropan.
-
Es ist besonders überraschend, daX die erfindungsgemäßen Gele außerordentlich
stabil sind. Auch nach längerer Lagerung tritt keine sichtbare Phasentrennung auf,
die sich z.B. durch eine Trübung des Materials bemerkbar machen würde. Das Dispersionsmittel
ist im Gel sehr fest gebunden.
-
Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren sind mindestens
2 aktive Waserstoffatome aufweisende Polyäther mit einem Molekulargewicht von 500
- 10.000, vorzugsweise 2000 - 8000, die mindestens 40 Gew.% an Äthylenoxidgruppen
enthalten. Derartige Polyäther werden durch Umsetzung von Verbindungen mit reaktionsfähigen
Wasserstoffatomen, wie z.B.
-
Polyalkoholen, mit Äthylenoxid und ggf. Alkylenoxiden wie Propylenoxid,
Butylenoxid, Styroloxid, Epichlorhydrin oder Gemischen dieser Alkylenoxide hergestellt..
-
Geeignete Polyalkohole und Phenole sind z.B. Äthylenglykol, Diäthylenglykol,
Polyäthylenglykol, Propandiol-1,2, Propandiol-1,3, Butandiol-1,4, Hexandiol-1,6,
Decandiol-1,2, Butin-2-diol-1,4, Glyzerin, Butandiol-2,4, Hexantriol-1,3,6, Trimethylolpropan,
Resorcin, Hydrochinon, 4,6-Di-tert.-Butylbrenzkatechin, 3-Hydroxy-2-naphthol, 6,7-Dihydroxy-l-naphthol,
2,5-Dihydroxy-l-naphthol, 2,2-Bis(p-Hydroxyphenyl)-propan, Bis-(p-hydroxyphenyl)-methan
und <, i, O,-Tris-(hydroxyphenyl)-alkane wie 2 . B. 1,1,2-Tris-(hydroxyphenyl)-äthan
oder 1,1,3-Tris-(hydroxyphenyl)-propan.
-
Andere geeignete Polyäther sind die 1,2-Alkylenoxid-Derivate von aliphatischen
oder aromatischen Mono- oder Polyaminen, wie z.B. Ammoniak, Methylamin, Athylendiamin,
N,N-Dimethyläthylendiamin, Tetra- oder Hexamethylendiamin, Diäthylentriamin, Äthanolamin,
Diäthanolamin, Oleyldiäthanolamin, Methyldiäthanolamin, Triäthanolamin, Aminoäthylpiperazin,
o-,m- und p-Phenylendiamin, 2,4- und 2,6-Diamino-p-xylol und mehrkernigen und kondensierten
aromatischen Polyaminen, wie 1,4-Naphthylendiamin, 1,5-Naphthylendiamin, Benzidin,
Toluidin, 2,2LDichlor-4,4'-Diaminodiphenylmethan, I-Fluorenamin, 1, 4-Anthradiamin,
9,10-Diamino-phenantren oder 4,4'-Diaminoazobenzol. Als Startmoleküle der Polyäther
kommen auch harzartige Materialien des Phenol- und Resoltyps in Frage.
-
Alle diese Polyäther werden unter Mitverwendung von Äthylenoxid aufgebaut,
wobei mindestens 40% der Alkylenoxidgruppen Äthylenoxid sein sollten.
-
Als erfindungsgemäß einzusetzende Ausgangskomponenten kommen weiterhin
aliphatische, cycloaliphatische, araliphatische, aromatische und heterocyclische
Polyisocyanate in Betracht, wie sie z.B. von W.Siefken in Justus Liebigs Annalen
der Chemie, 562, Seiten 75 bis 136, beschrieben werden, beispielsweise Ethylendiisocyanat,
1,4-Tetramethylendiisocyanat, 1,6-Hexamethylendiisocyanat, 1 1,12-Dodecandiisocyanat,
Cyclobutan-1,3-diisocyanat, Cyclohexan-l, 3- und -1,4-diisocyanat sowie beliebige
Gemische dieser Isomeren, l-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexan
(DAS 1,202,785), 2,4-und 2,6-Hexahydrotoluylendiisocyanat sowie beliebige Gemische
dieser Isomeren, Hexahydro-1,3- und/oder 1,4-phenylen-diisocyanat, Perhydro-2,4'-
und/oder -4,4'-diphenylmethan-diisocyanat, 1,3- und 1,4-Phenylendiisocyanat, 2,4-
und 2,6-Toluylendiisocyanat sowie beliebige Gemische dieser Isomeren,
Diphenylmethan-2,4'-
4'- und/oder -4,4'-diisocyanat, Naphthylen-1,5-diisocyanat, Triphenylmethan-4,4',
4"-triisocyanat, Polyphenyl-polymethylen-polyisocyanate, wie sie durch Anilin-Formaldehyd-Kondensation
und anschließende Phosgenierung erhalten und z.B. in den britischen Patentschriften
874 430 und 848 671 beschrieben werden, perchlorierte Arylpolyisocyanate, wie sie
z.B. in der deutschen Auslegeschrift 1.157.601 beschrieben werden, Carbodiimidgruppen
aufweisende Polyisocyanate, wie sie in der deutschen Patentschrift 1.092.007 beschrieben
werden, Diisocyanate, wie sie in der amerikanischen Patentschrift 3.492.330 beschrieben
werden, Allophanatgruppen aufweisende Polyisocyanate gemäß der britischen Patenschrift
994.890, der belgischen Patentschrift 761.626 und der veröffentlichten holländischen
Patentanmeldung 7.102.524, Isocyanatgruppen aufweisende Polyisocyanate, wie sie
z.B. in den deutschen Patentschriften 1.022.789, 1.222.067 und 1.027.394 sowie in
den deutschen Offenlegungsschriften 1.929.034 und 2.004.048 beschrieben werden,
Urethangruppen aufweisende Polyisocyanate, wie sie z.B. in der belgischen Patentschrift
752.261 oder in der amerikanischen Patentschrift 3.394.164 beschrieben werden, acylierte
Harnstoffgruppen aufweisende Polyisocyanate gemäß der deutschen Patentschrift 1.230.778,
Biuretgruppen aufweisende Polyisocyanate, wie sie z.B. in der deutschen Patentschrift
1.101.394, in der britischen Patentschrift 889.050 und in der französischen Patentschrift
7.017.514 beschrieben werden, durch Telomerisationsreaktionen hergestellte Polyisocyanate,
wie sie z.B. in der belgischen Patentschrift 723.640 beschrieben werden, Estergruppen
aufweisende Polyisocyanates wie sie z.B. in den britischen Patentschriften 956.474
und 1.072.956, in der amerikanischen Patentschrift 3.567.763 und in der deutschen
Patentschrift 1.231.688 genannt werden oder Umsetzungsprodukte der obengenannten
Isocyanate mit Acetalen gemäß der deutschen Patentschrift 1.072.385.
-
Die Geschwindigkeit der Gelbildung und damit auch die Bildung des
Schaumgels hängt von verschiedenen Parametern ab.
-
Besonders wichtig sind dabei die Art des für die Herstellung des Isocyanatgruppen
enthaltenden Präpolymeren verwendeten Isocyanats, der Isocyanatgehalt des Präpolymeren
selbst und der Anteil des Präpolymeren im fertigen Schaumgel. Normalerweise liegt
die Reaktionszeit zwischen 0,5 und 1 Minute. Sie kann durch Katalyse sehr stark
verkürzt werden, auf Zeiten bis zu einer Sekunde und weniger.
-
Zur Katalyse der Umsetzung haben sich besonders gut bewährt geringe
Mengen an organischen und anorganischen Säuren, an anorganischen wasserlöslichen
Salzen und katalytische Mengen an Basen und basisch reagierenden Verbindungen, wie
Natriumacetat oder Natriumphenolat. In vielen Fällen empfiehlt es sich auch, die
Temperatur bei der die Umsetzung stattfindet, zu erhöhen. Schon geringe Temperaturerhöhungen
haben starke Reaktionszeitverkürzungen zur Folge.
-
Bei der Herstellung der Schaumgele können auch in erheblichem Umfange
(bis zu etwa 50 Volumen-%) die verschiedenartigsten Füllstoffe zugesetzt werden,
wie Silikate, die verschiedensten Kieselsäuretypen, Kieselsole, Aluminiumoxide,
die Zinnoxide, Antimontrioxid, Titandioxid, Graphit und graphitierte Kohle, Ruß,
Retortenkohle, Flugsand, pulvrige Zementarten, die verschiedensten anorganischen
und organischen Farbstoffpigmente, z.B. Eisenoxidpigmente, Bleichromat, Bleioxid
und Mennige.
-
Als Füllstoffe lassen sich auch kurze oder lange Fasern aus Natur-
oder Synthesematerialienwie etwa Zellstoffmehl verwenden. Es ist auch möglich, bei
der Herstellung der Schaumgele
Seifen, Tenside, Pflanzennährstoffe,
Salze, Düngemittel oder wäßrige Lösungen anderer natürlicher oder synthetischer
Polymerer zuzusetzen.
-
Bei der Herstellung der Schaumgele ist es auch möglich, während oder
vor der Reaktion noch eine gasförmige Komponente zuzuSühren,die vor dem Einsetzen
des chemischen Treibvorgangs schon zu einer erheblichen Volumenexpansion des Gemisches
führt. Es entstehen so Schaumgele mit besonders niedrigem Raumgewicht.
-
Das Verfahren läßt sich unter Verwendung der oben beschriebenen Mischeinrichtungen
sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich durchführen.
-
Die erhaltenen Schaumgele können für die verschiedenartigsten Zwecke
eingesetzt werden. So lassen sie sich auf Grund ihrer hohen Elastizität als Polsterelemente
oder stoßabwendende Teile verwenden, Wassergele als Substrate für Hydrokulturen.
Ferner sind sie ausgezeichnete Bindemittel für feste und faserige Füllstoffe. Schaum-Hydrogele
sind z.B.
-
ausgezeichnete flammfeste Isolationsmaterialien.
-
Die folgenden Beispiele erläutern das erfindungsgemäße Verfahren.
Wenn nicht anders vermerkt, sind Zahlenangaben als Gewichtsteile bzw. Gewichtsprozente
zu verstehen.
-
Beispiel 1 a) Herstellung des Präpolymeren: 687 Gewichtsteile eines
Polyäthers auf der Basis von Glycerin mit einer Hydroxyzahl von 28, hergestellt
aus 60 Gewichtsteilen Äthylenoxid und 40 Gewichtsteilen Propylenoxid, werden in
einem Reaktionsgefäß zusammen mit 113 Gewichtsteiler Toluylendiisocyanat (80 % 2,4-
und 20 % 2,6-Isomeres) unter Rühren innerhalb von 30 Minuten auf 120 0C erhitzt.
Bei dieser Temperatur wird die Reaktionsmischung weitere 2 Stunden gerührt. Das
erhaltene Präpolymere hat einen Isocyanatgehalt vor 4,6 % und eine Viskosität von
6300 Centipoise bei 200C.
-
b) Herstellung des Schaumgels: Zu 120 Gewichtsteilen destilliertem
Wasser werden 15 Gewichtsteile des unter a) beschriebenen Präpolymeren innerhalb
von 3 Sekunden unter mechanischem Rühren (Rührgeschwindigkeit 1200 Umdrehungen/Minute)
zugegeben. Nach 80 Sekunden Rührzeit setzt die Reaktion unter schwachem Aufschäumen
ein (Startzeit) Die Abbindezeit beträgt 140 Sekunden. Nach 10 Minuten ist die Treibreaktion
beendet. Vor Reaktionsbeginn beträgt die Rohdichte infolge der Einrührung von Luft
570 kg/m3. Nach 10 Minuten hat das Schaumgel eine Rohdichte von 450 kg/m³, die sich
infolge eines Schrumpfvorganges innerhalb von 24 Stunden, in denen sich das Gel
in einer wasserdampfdichten Verpackung befindet, auf 560 kg/m3 erhöht.
-
Beispiel 2 In eine Lösung aus 120 Gewichtsteilen Wasser, 0j03 Gewichtsteilen
Kaliumnitrat, 0,02 Gewichtsteilen Kaliumdihydrogenphosphat werden unter mechanischem
Rühren (1200 Umdrehungen/Minute) 15 Gewichtsteile des in Beispiel la) beschriebenen
Präpolymers zugegeben.
-
Nach einer Mischzeit von 70 Sekunden beginnt die Reaktion.
-
Die Abbindezeit beträgt 120 Sekunden. Nach 6 Minuten ist der Aufschäumungsprozeß
beendet.
-
Die Rohdichten betragen: bei Reaktionsbeginn 570 kg/m³, bei Reaktionsende
490 kg/m3, nach 24 Stunden 540 kg/m3.
-
Beispiel 3 Die Herstellung des Gels erfolgt wie in Beispiel Ib), zusätzlich
werden jedoch 0,2 Gewichtsteile Natriumhydroxyd im Dispersionsmittel Wasser gelöst.
-
Folgende Zeiten werden gemessen, gerechnet ab Vermischungsbeginn:
Start zeit 40 Sekunden, Abbindezeit 45 Sekunden, Schäumzeit 180 Sekunden.
-
Die Rohdichten betragen: vor der Reaktion 740 kg/m3, nach der Schäumzeit
670 kg/m³, nach 24 Stunden 680 kg/m³.
-
Beispiel 4 Bei der Mitverwendung von leicht flüchtigen Treibmitteln
sind stark nachschrumpfende Schaumgele herstellbar.
-
Man verfährt genau wie in Beispiel Ib) beschrieben, verwendet jedoch
Wasser mit einer Temperatur von 25°C und dispergiert darin direkt vor der Gelherstellung
15 Gewichtsteile Monofluortrichlormethan.
-
Ab Vermischungsbeginn werden folgende Zeiten gemessen: Vermischungszeit
0,5 Minuten, Startzeit 1,3 Minuten, Abbindezeit 3,5 Minuten, Schäumzeit 8 Minuten.
-
Die Rohdichten betragen: beim Reaktionsbeginn 445 kg/m³, beim Schäumende
220 kg/m³, nach 24 Stunden Lagerung in zugeschweißter Polyäthylenfolie 500 kg/m3.
-
Beispiel 5 Man verfährt genau wie in Beispiel lb), setzt dem Wasser
jedoch 0,1 Gewichtsteile wasserfreie Essigsäure hinzu.
-
Die Reaktionszeiten ab Vermischungsbeginn betragen: Start zeit 80
Sekunden, Abbindezeit 120 Sekunden, Schäumzeit 6 Minuten.
-
Die Rohdichten betragen: beim Reaktionsbeginn r70 ~ beim Schäumende
480 kg/m3, nach 24 Stunden 590 kg/m3 Beispiel 6 Man verfährt genau wie in Beispiel
lb), setzt jedoch als Dispersionsmittel und zugleich Reaktionspartner ein Gemisch
aus 100 Gewichtsteilen Wasser und 20 Gewichtsteilen 1,2-Dihydroxyäthan ein.
-
Reaktionszeiten nach Vermischungsbeginn: Startzeit 95 Sekunden, Abbindezeit
140 Sekunden, Schäumzeit 5 Minuten.
-
Die Rohdichten betragen: beim Reaktionsbeginn 590 kg/m3, beim Schäumende
525 kg/m³, nach 24 Stunden 550 kg/m3.
-
Beispiel 7 Man verfährt genau wie in Beispiel 1b), verwendet jedoch
statt Wasser allein eine wäßrige Dispersion aus 120 Gewichtsteilen Wasser und 20
Gewichtsteilen Titandioxid-Pulver als Reaktionsmedium.
-
Die Zeiten, gerechnet ab Vermischungsbeginn, betragen: Startzeit 90
Sekunden, Abbindezeit 140 Sekunden, Schäumzeit 6 Minuten.
-
Die Rohdichten betragen: beim Reaktionsbeginn 665 kg/m3, beim Schäumende
570 kg/m3, nach 24 Stunden 655 kg/m³.
-
Beispiel 8 Man verfährt genau wie in Beispiel lb), die Rührgeschwindigkeit
wird jedoch von 1200 auf 2300 Umdrehungen/Minute erhöht. Die Reaktionszeiten betragen,
gemessen ab Beginn der Vermischung der Reaktionspartner: Startzeit 80 Sekunden,
Abbindezeit 140 Sekunden, Schäumzeit 6 Minuten.
-
Die Rohdichten sind: beim Reaktionsbeginn 440 kg/m³, beim Schäumende
390 kg/m³, 3 nach 24 Stunden 440 kg/m3.
-
Beispiel 9 Man verfährt genau wie in Beispiel 8, jedoch wird die Präpolymermenge
von 20 auf 30 Gewichtsteile bei gleicher Wassermenge erhöht.
-
Die Zeiten ab Vermischungsbeginn betragen: Startzeit 75 Sekunden,
Abbindezeit 120 Sekunden, Schäumzeit 5 Minuten.
-
Die Rohdichten sind: beim Reaktionsbeginn 645 kg/m3, beim Schäumende
505 kg/m3, nach 24 Stunden 645 kg/m³.