CH615202A5 - Process for preparing coloured polyurethane foams - Google Patents

Description

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PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung gefärbter Polyurethan-Schaumstoffe, dadurch gekennzeichnet, dass man den Reaktionskomponenten, die unter Schäumstoffbildung miteinander reagieren, vor oder während der Umsetzung Farbstofflösungen, enthaltend einen oder mehrere Farbstoffe, von denen jeder

1 wenigstens eine Amino- oder Hydroxylgruppe aufweist, die mit Isocyanaten unter den Bedingungen der Addition zu reagieren vermag, und als Lösungsmittel aliphatische oder aromatische Ester der Phosphor-, Phthal- oder Adipinsäure, Alkohole, Ketone, Lactone oder Äther mit einem Siedepunkt über 180° C oder ein Gemisch von in dieser Aufzählung genannten, einen Siedepunkt über 180° C aufweisenden Stoffen, zuführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als Lösungsmittel Aryl-, Aralkyl-, Alkyl- oder haloge-nierte Alkylester der Phosphor-, Phthal- oder Adipinsäure, Lactone oder flüssige Polyalkohole mit einem Siedepunkt über

180° C einsetzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man solche Lösungsmittel der oben genannten Klassen verwendet, deren Siedepunkt über 200° C und deren Dampfdruck bei 20° C unter 1 mbar liegt.

Polyurethan-Schaumstoffe werden durch Umsetzung linearer oder verzweigter höhermolekularer Verbindungen, die mindestens zwei funktionelle Gruppen mit aktiven Wasserstoffatomen enthalten, wie insbesondere hydroxylgruppenhaltige Polyester und/oder Polyäther, mit Polyisocyanaten in Gegenwart von Wasser und/oder anderen Treibmitteln hergestellt. Bei der technischen Ausführung dieses Verfahrens wird z.B. das Wasser bevorzugt zusammen mit Aktivatoren und Emulgatoren als «Aktivatorgemisch» den beiden anderen Komponenten hinzugefügt. Es ist bekannt, Polyurethan-Schaumstoffe mit Pigmenten einzufärben. Die Verwendung von Pigmenten ist jedoch, wie aus der deutschen Patentschrift 1 028 771 hervorgeht, mit verschiedenen Nachteilen verbunden. Die Pigmente müssen z.B. zur möglichst gleichmässigen Verteilung in der aktive Wasserstoffatome enthaltende Komponente, in Wasser oder einem hochsiedenden Lösungsmittel angerieben werden, was kostspielige Einrichtungen erfordert. Pigmentpasten auf Basis aktive Wasserstoffatome enthaltende Komponente bzw. Wasser haben auch insofern technische Nachteile, da die Notwendigkeit besteht, z.B. eine einmal mit Pigment versehene Polyhydroxyverbindung zu verbrauchen. Die Verwendung von in Wasser bzw. im Aktivatorgemisch dispergierten Pigmenten ist nicht ohne weiteres möglich, da die Eigenschaften des Schaumstoffes durch den Wasserzusatz wesentlich bestimmt werden, so dass erwünschte Abstufungen der Farbtiefe nicht mit der gleichzeitig gewünschten Schaumstruktur (z.B. Porengrösse oder Raumgewicht) in Einklang gebracht werden können.

Farbstofflösungen, die amino-, hydroxyl- und/oder carb-oxylgruppenhaltige Farbstoffe sowie Wasser oder ein indifferentes Lösungsmittel enthalten, das unter den Verschäumungs-bedingungen einen beträchtlichen Dampfdruck aufweist, sind für die Herstellung, insbesondere die kontinuierliche Herstellung gefärbter Polyurethan-Schaumstoffe ungeeignet. Die Verwendung von Wasser als Lösungsmittel führt zu einer unerwünschten Abhängigkeit der Farbtiefe von der Schaumstruktur.

Indifferente organische Lösungsmittel mit relativ niedrigem Siedepunkt, wie Aceton, Methyläthylketon, Äthylacetat, Benzol, Toluol und Dimethylformamid, verdampfen während der Schaumbildung vollständig oder teilweise, wodurch in unkon-5 trollierbarer Weise Polyurethan-Schaumstoffe mit unregelmässiger Porenstruktur entstehen. Nitrogruppenhaltige Lösungsmittel stören die Schaumstoffbildung.

Es wurde nun gefunden, dass man diese Schwierigkeiten ausschalten und bei der Herstellung gefärbter Polyurethan-111 Schaumstoffe aus Polyhydroxyverbindungen und Polyisocyanaten die erwünschte gleichmässige Porenstruktur und Farbtiefe unabhängig vom Raumgewicht erzielen kann, wenn man Farbstofflösungen, enthaltend einen oder mehrere Farbstoffe, von denen jeder wenigstens eine Amino- oder Hydroxylgruppe auf-1 s weist, die mit Isocyanaten unter den Bedingungen der Addition zu reagieren vermag, und als Lösungsmittel aliphatische oder aromatische Ester, insbesondere Aryl-, Alkyl-, Aralkyl- oder halogenierte Alkylester, der Phosphor-, Phthal- oder Adipinsäure, wie Diphenylisopropyl-, Diphenylkresyl-, Diphenyloc-Jl tyl-, Trichloräthyl- oder Tributylphosphat oder Dioctyl-, Butyl-benzyl- und Dibutylphthalat oder Dioctyl- und Octylbenzyladi-pat, Lactone, beispielsweise Butyrolacton, Alkohole, insbesondere flüssige Polyalkohole, beispielsweise Octaäthylenglykol oder Kondensationsprodukte aus Adipinsäure und Butandiol-5 1,3 oder Propylenglykol-1,2 mit Hydroxylzahlen von 110-120, Ketone oder Äther mit einem Siedepunkt über 180° C oder deren aus obigen Stoffen mit einem Siedepunkt > 180° den Reaktionskomponenten, z.B. über eine besondere Dosiervorrichtung, vor oder während der Umsetzung zuführt. Diese Lösungsmittel haben den Vorteil, aufgrund ihrer geringen Dampfdrücke die Porenstruktur des Polyurethan-Schaumstoffes nicht ungünstig zu beeinflussen. Besonders bevorzugt sind solche Lösungsmittel der genannten Klassen, deren Siedepunkt über 200° C und deren Dampfdruck bei 20° C unter 1 mbar liegt.

Das Verfahren ist insbesondere auch für die kontinuierliche Herstellung gefärbter Polyurethan-Schaumstoffe geeignet.

Alkylgruppen der Lösungsmittel haben bevorzugt bis zu 12 4o C-Atomen; unter Aralkylgruppen werden insbesondere Phe-nyl-C1-C4-alkylgruppen und unter Arylgruppen bevorzugt durch Halogen, Cj-C4-Alkyl und Q-CVAlkoxy substituierte Phenylreste verstanden.

Die amino- oder hydroxylgruppenhaltigen Farbstoffe kön-45 nen den verschiedensten Farbstoff klassen angehören, beispielsweise der Triphenylmethan-, Oxazin-, Thiazin-, Methin-, Phthalocyanin-, insbesondere aber der Azo- oder Anthrachi-nonreihe.

so Die reaktionsfähige Aminogruppe kann primär oder sekundär sein. Bevorzugt sind primäre Aminogruppen; diese können direkt an einem aromatischen Kern des Farbstoffmoleküls sitzen oder über eine Alkylenbrücke mit dem Farbstoffmolekül verbunden sein. Die Alkylenbrücke kann ihrerseits direkt oder « über -CO-, -C02-, -S02-, -CONH-, -NH- oder -S02NH-an den Farbstoffrest gebunden sein. Die reaktionsfähige Hydr-oxalgruppe liegt bevorzugt in einem Oxyalkylrest vor. Dieser kann direkt an einen aromatischen Kern gebunden sein, beispielsweise eine Sauerstoff-, Schwefel- oder Stickstoffbrücke, ()(l wie in den Gruppen -0-CH2-CH2-0H, -S-CH2-CH2-OH,

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Geeignete Farbstoffe der verschiedenen Farbstoffreihen sind aus der DT-AS 1 114 317 bekannt.

Beispiel 1

Zur Herstellung eines rotgefärbten Polyurethan-Schaum-stoffes wird 1 Gew.-% einer Lösung bestehend aus 6 g eines Azofarbstoffes aus 5-Amino-3-phenyl-l,2,4-thiadiazol und N,N-Dioxäthyl-m-toiuidin und 94 g Tri-n-butylphosphat durch eine separate Dosierpumpe der Mischkammer der Verschäu-mungsapparatur gemäss der deutschen Patentschrift 901 471 zugeführt. Nach intensiver Vermischung der Reaktionskomponenten (die Rezepturen für einen Polyäther- und einen Polyesterschaum sind in den folgenden Absätzen beschrieben) erhält man einen gleichmässig, tiefrot gefärbten Schaumstoff mit einheitlicher Porenweite.

Zur Herstellung eines Polyäther-Schaumes werden 100 g eines üblichen trifunktionellen Polyäthers, hergestellt aus Tri-methylolpropan, Propylenoxid und Äthylenoxid, OH-Zahl 35,4 g Wasser, 0,8 g eines Polysiloxan-Polyalkylen-Block-Copolymers als Stabilisator 0,12 g Triäthylendiamin als Katalysator, 0,16 g Zinn-octoat und Toluylen-di-isocyanat in einer Menge, die stöchiometrisch zu der eingesetzten Menge des Polyäthers und des Wassers ist, eingesetzt.

Zur Herstellung eines Polyester-Schaumes werden folgende Komponenten eingesetzt: 100 g eines Polyester hergestellt aus Adipinsäure und Diäthylenglykol (OH-Zahl 50), 4 g Wasser, 1,4 g N-Methylmorpholin als Katalysator, 1,5 g eines Emulga-tors, der aus einem Äthylenoxidaddukt an ein Gemisch höherer Alkohole besteht, ein mittleres Molekulargewicht von 1 100 und eine OH-Zahl von 52 aufweist, 3,8 g eines sulfonierten

Castor-Öls, 0,2 g Parafinöl und Toluylendiisocyanat in einer Menge, die äquivalent zu der eingesetzten Menge Polyester und Wasser ist.

5 Beispiel 2

1 Gew.-% einer Farbstofflösung aus 10 g 4-Amino-4'-hydroxyazobenzol, 10 g Tri-n-butylphosphat und 80 g eines Kondensationsproduktes aus Adipinsäure und Butandiol-1,3 mit einer Hydroxylzahl von 114 und einer Säurezahl von 0,36 io wird gemäss Beispiel 1 eingesetzt. Man erhält einen gleichmässig gelbgefärbten Schaumstoff mit einheitlicher Porenweite.

Beispiel 3

1 Gew.-% einer Farbstofflösung aus 10 g des Azofarbstoffes i 5 der Formel

HO

-5 und 90 g Dibutylphthalat wird gemäss Beispiel 1 eingesetzt und liefert einen gleichmässig orangegefärbten Schaumstoff mit einheitlicher Porenweite.

Beispiel 4

Ersetzt man in Beispiel 3 das Dibutylphthalat durch ein Kondensationsprodukt aus Adipinsäure und Propylenglykol-1,2 mit einer Hydroxylzahl von 112-113 und einer Säurezahl von 0,31, so erhält man ebenfalls einen gleichmässig orangegefärbten Schaumstoff mit einheitlicher Porenweite.

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