WO1992012196A1 - Process for the manufacture of polyurethane foam - Google Patents

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WO1992012196A1
WO1992012196A1 PCT/EP1991/002483 EP9102483W WO9212196A1 WO 1992012196 A1 WO1992012196 A1 WO 1992012196A1 EP 9102483 W EP9102483 W EP 9102483W WO 9212196 A1 WO9212196 A1 WO 9212196A1
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/02Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by the reacting monomers or modifying agents during the preparation or modification of macromolecules
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2375/00Characterised by the use of polyureas or polyurethanes; Derivatives of such polymers
    • C08J2375/04Polyurethanes

Definitions

  • the present invention relates to a new process for the production of polyurethane foams (PUR foams) by polyaddition of polyols and polyisocyanates in the presence of water as blowing agent, the water being bound to finely divided silica having a large inner surface.
  • PUR foams polyurethane foams
  • rigid PU foams in particular integral PUR foams
  • a suitable polyol to which a few percent chlorofluorocarbons (CFCs) are mixed as blowing agents, with a suitable polyisocyanate immediately before processing, eg injection or pouring into a mold, intimately mixed in a mixing head in a stoichiometric ratio.
  • CFCs chlorofluorocarbons
  • a suitable polyisocyanate immediately before processing, eg injection or pouring into a mold, intimately mixed in a mixing head in a stoichiometric ratio.
  • the two components react exothermically with one another, as a result of which temperatures of 100-150 ° C., in particular 120-130 ° C., arise in the reaction mixture.
  • the CFC gasifies and generates foam bubbles in the mixture which are retained When the mixture has reacted and solidified
  • tempering the mold to, for example, 30-60 ° C. the evaporation of the CFCs is largely suppressed in the layers adjacent to the mold, so that little or no foam bubbles form in this area
  • the molded body is practically given a pore-free outer skin which merges more and more into the foam structure on the inside, as a result of which a high strength is achieved with a relatively high weight of the molded body. Since the solid outer skin is integrated with the foam body, such products are referred to as integral foam.
  • polyalkylene glycol ether As a polyol and to add water to this as a reaction component. By increasing the proportion of polyisocyanate beyond the stoichiometric content, part of the polyisocyanate reacts with the added water to form carbon dioxide and urea, the carbon dioxide serving as a blowing agent.
  • a carboxylic acid can be added instead of water, which reacts with polyisocyanates to form carbon dioxide and the corresponding acid amide.
  • EP 0 358 282 discloses a process for producing soft, flexible polyurethane foam in which water is added to the polyol component as a blowing agent and a soluble organic polyelectrolyte, for example polyacrylate.
  • a soluble organic polyelectrolyte for example polyacrylate.
  • water contained in the polyol can also be bound by stirring in anhydrous silica gel, as a powder or in the form of a paste with polyol.
  • anhydrous silica gel as a powder or in the form of a paste with polyol.
  • the materials used correspond to what has already been used for the production of the known rigid PU foams, ie the polyols used are predominantly longer polyester and polyether polyols, optionally also branched compounds with terminal hydroxyl groups.
  • the polyols used are usually mixtures with average molecular weights of 500 to 10,000, preferably approximately 1,000 to 2,000. Diamines can also contribute to chain extension. Polyols and chain extenders together have a hydroxyl number of about 300 to 500 for rigid foam and about 80 to 200 for flexible foam.
  • TDI 2,4- or 2,6-toluene diisocyanate
  • MDI 4,4'-methylene di-phenyl isocyanate
  • IPDI isophorone diisocyanate
  • polyisocyanate and 0.2-1.0 parts by weight of water are used per 100 parts by weight of polyol.
  • polyisocyanate and 0.2-1.0 parts by weight of water are used per 100 parts by weight of polyol.
  • the reaction between polyols and polyisocyanate is usually triggered by catalysts which are added to the polyol component.
  • catalysts which are added to the polyol component.
  • the Ka a1yRarnr p n_ known in the prior art for the production of PUR foams, in particular tertiary amines or organotin compounds can be used.
  • additional auxiliaries such as emulsifiers, foam stabilizers and pigments, and in particular for the production of non-flammable or flame-retardant polyurethane foams, are added.
  • the silica gel used is, in particular, a pyrogenic silica which, owing to its particularly high specific surface area of up to 200 m 2 / g, is able to adsorb water particularly well.
  • the binding strength of the water to the particles has to be taken into account, which mainly depends on the specific surface.
  • the inner surface should be about 1-200 ⁇ m / g in order to keep the admixed amount of silica gel low.
  • Housing, machine covers, vehicle body parts, planters, decorative pots, building claddings, ceiling claddings, even furniture, etc. can be produced from the hard PUR integral foams as produced according to the invention.
  • the material has excellent properties: small specific weight with good mechanical values, electrical insulation, temperature. SO1arinn. Great chemical resistance, dense surface, which allows subsequent painting and processing, provided that the foam is not already colored by the added pigments.
  • a specialty of the products according to the invention are foams which are self-extinguishing. They are particularly required for use in rail vehicles, cars, airplanes and products that are particularly endangered by public traffic, such as parts of telephone houses, letter boxes, etc.
  • Semi-hard PUR integral foams such as those produced according to the invention, can be used with fire protection equipment for road and rail vehicles, for aircraft and water vehicles and for applications which have special fire protection regulations, for example armrests, headrests, shock protection edges, covers, which have to have a certain elasticity, manufacture side panels, cover strips, seat cushions, office furniture, train luggage rack panels, door handle panels, etc.
  • 0.6 l of water are mixed with 0.15 kg of silica gel (Aerosil 200 from Degussa) to form a stiff paste and then into a mixture of 200 kg of polyol (Elastolit D 08- 002 oF, EPU-BASF, OH- Number 395), which contains 0.2 kg triethylamine and 0.13 kg tin (II) octoate, is added with intensive stirring.
  • silica gel Aderosil 200 from Degussa
  • polyol Elastolit D 08- 002 oF, EPU-BASF, OH- Number 395
  • a paste is produced from 22 kg of halogenated organic phosphoric acid ester, 1.5 kg of pigment powder and 30.0 kg of aluminum hydroxide powder by intimate mixing.
  • a suspension is prepared from 30 kg of polyol (Ela ⁇ tofoam I 4101, EPU-BASF, polyether polyol / diamine mixture, OH number 120) and 7.5 kg of aluminum hydroxide powder, and this 22.5 kg of the above-described flame retardant paste and 0. 2 kg of the water / silica gel paste described in Example 1 were added.
  • 0.035 kg triethylamine and 0.02 kg tin (II) octoate are added and the entire mixture is thoroughly mixed in a mixing kettle for 30 minutes to 2 hours.
  • the mixture is mixed with 7.5 kg MDI in a mixing head and immediately injected into the molds preheated to 60'C.
  • the molded pieces are removed from the mold after 3-15 minutes and have a dense outer skin of approximately 0.15-1.0 mm thick, which merges into the large-pore core zone over a region of 3-8 mm of a fine-pored intermediate layer. With a direct flame, these molded parts can be burnt, which however do not continue to burn when the flame is taken on.
  • a non-flame retardant, semi-hard PUR foam can be obtained from the following mixture:

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Abstract

The invention concerns a new process for the manufacture of polyurethane (PUR) foam by the poly-addition of polyols and polyisocyanates in the presence of water as the foaming agent, the water being bound to a finely particulate solid substrate with a large internal surface area.

Description

Verfahren zum Herstellen von Polvurethan-Schäumen Process for the production of polyurethane foams

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein neues Verfah¬ ren zur Herstellung von Polyurethanschäumen (PUR-Schäumen) durch Polyaddition von Polyolen und Polyisocyanaten in Anwe¬ senheit von Wasser als Treibmitel, wobei das Wasser an fein- teiliges Kieselgcl großer innerer Oberfläche gebunden ist.The present invention relates to a new process for the production of polyurethane foams (PUR foams) by polyaddition of polyols and polyisocyanates in the presence of water as blowing agent, the water being bound to finely divided silica having a large inner surface.

PUR-Schäume-Hartschaumstoffe, insbesondere PUR-Integral- schäume werden bisher praktisch ausschließlich hergestellt, indem man ein geeignetes Polyol, dem einige Prozente Chlor¬ fluorkohlenwasserstoffe (FCKW) als Treibmittel untergemischt sind, mit einem geeigneten Polyisocyanat unmittelbar vor der Verarbeitung, z.B. dem Einspritzen oder Eingießen in eine Form, in einem Mischkopf in einem stöchiometrischen Verhält¬ nis innig miteinander vermischt. Die beiden Komponenten rea¬ gieren exotherm miteinander, wodurch in der Reaktionsmi¬ schung Temperaturen von 100-150"C, insbesondere 120-130'C, entstehen. Bei diesen Temperaturen vergast das FCKW und erzeugt in der Mischung Schaumblasen, welche erhalten blei¬ ben, wenn die Mischung durchreagiert und erstarrt ist. Durch eine Temperierung der Form auf z.B. 30-60°C wird in den an die Form anliegenden Schichten die Verdampfung der FCKW weitgehend unterdrückt, so daß sich in diesem Bereich nur noch kleine oder gar keine Schaumblasen bilden. Der Formkör¬ per erhält dadurch praktisch eine porenlose Außenhaut, die nach innen immer stärker in die Schaumstruktur übergeht, wodurch eine ^ oß Festigkeit bei relativ " i n rn Gewicht des Formkörpers erreicht wird. Da die feste Außenhaut mit dem Schaumkörper integriert ist, bezeichnet man solche Pro¬ dukte als Integralschaum. Die Verwendung von FCKW ist jedoch außerordentlich umwelt¬ schädigend, wobei zu berücksichtigen ist, daß nicht nur die Handhabung bei der Herstellung der Formkörper Probleme auf- wirft, sondern vor allem die in den Schaumblasen einge¬ schlossenen FCKW-Reste im Gebrauch der Formteile langsam und unkontrolliert in die Umgebung abgegeben werden und damit zu einer anhaltenden Gefährdung beitragen.Up to now, rigid PU foams, in particular integral PUR foams, have been produced practically exclusively by adding a suitable polyol, to which a few percent chlorofluorocarbons (CFCs) are mixed as blowing agents, with a suitable polyisocyanate immediately before processing, eg injection or pouring into a mold, intimately mixed in a mixing head in a stoichiometric ratio. The two components react exothermically with one another, as a result of which temperatures of 100-150 ° C., in particular 120-130 ° C., arise in the reaction mixture. At these temperatures, the CFC gasifies and generates foam bubbles in the mixture which are retained When the mixture has reacted and solidified By tempering the mold to, for example, 30-60 ° C., the evaporation of the CFCs is largely suppressed in the layers adjacent to the mold, so that little or no foam bubbles form in this area As a result, the molded body is practically given a pore-free outer skin which merges more and more into the foam structure on the inside, as a result of which a high strength is achieved with a relatively high weight of the molded body. Since the solid outer skin is integrated with the foam body, such products are referred to as integral foam. However, the use of CFCs is extremely damaging to the environment, whereby it must be taken into account that not only the handling in the production of the moldings poses problems, but above all the CFC residues enclosed in the foam bubbles when using the moldings slowly and are released into the environment in an uncontrolled manner and thus contribute to a continuing risk.

Es wurde daher schon vielfach versucht, die FCKW als Treib¬ mittel durch andere leicht verdampfende und umweltfreundli¬ che Stoffe zu ersetzen. Eine befriedigende Lösung ist dafür bisher jedoch nicht gefunden worden.Many attempts have therefore been made to replace CFCs as blowing agents with other easily evaporating and environmentally friendly substances. However, a satisfactory solution has not yet been found for this.

Für die Herstellung von PUR-Weichschaum ist es bekannt, Polyalkylenglykolether als Polyol zu verwenden und diesem Wasser als Reaktionskomponente zuzusetzen. Durch Erhöhung des Polyisocyanatanteils über den stöchiometrischen Gehalt hinaus reagiert ein Teil des Polyisocyanats mit dem zugefüg¬ ten Wasser unter Bildung von Kohlendioxid und Harnstoff, wobei das Kohlendioxid als Treibmittel dient. Alternativ kann statt Wasser auch eine Carbonsäure zugefügt werden, welche mit Polyisocyanaten unter Bildung von Kohlendioxid und dem entsprechenden Säureamid reagiert.For the production of PUR flexible foam, it is known to use polyalkylene glycol ether as a polyol and to add water to this as a reaction component. By increasing the proportion of polyisocyanate beyond the stoichiometric content, part of the polyisocyanate reacts with the added water to form carbon dioxide and urea, the carbon dioxide serving as a blowing agent. Alternatively, a carboxylic acid can be added instead of water, which reacts with polyisocyanates to form carbon dioxide and the corresponding acid amide.

Aus der EP 0 358 282 ist ein Verfahren zur Herstellung von weichem, biegsamen Polyurethanschaum bekannt, bei der der Polyolkomponente Wasser als Treibmittel und ein löslicher organischer Polyelektrolyt, z.B. Polyacrylat, zugesetzt wird. Wenn man jedoch versucht, diese Methode auch auf die Her¬ stellung von Hartschaum, insbesondere Integralschaum zu übertragen, dann ist das Produkt nicht befriedigend, da die Oberflächenschichten, welche die Festigkeit geben, zu dünn sind und im übrigen porig und lunkrig erscheinen. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Kohlendioxidbildung praktisch gleichmäßig in der gesamten Schaumraasse erfolgt und nicht, wie bei den FCKW, in der Außenhaut verlangsamt wird.EP 0 358 282 discloses a process for producing soft, flexible polyurethane foam in which water is added to the polyol component as a blowing agent and a soluble organic polyelectrolyte, for example polyacrylate. However, if one tries to apply this method to the production of rigid foam, in particular integral foam, then the product is unsatisfactory, since the surface layers which give the strength are too thin and appear porous and lunky. This is due to the fact that the formation of carbon dioxide occurs practically uniformly throughout the foam area and is not slowed down in the outer skin, as is the case with CFCs.

Aus der EP 0 319 866 ist es bekannt, FCKW-freie, harte Polyurethanschaumstoffe herzustellen, indem man Wasser und/oder Kohlendioxid als Treibmittel in der Polyolkompo- nente verwendet, die an zeolithische Adsorbentien, welche Porenöffnungen von mindestens 0,7 nm aufweisen, gebunden sind. Diese Methode erfordert eine zusätzliche Beladung mit Luft als Treibgas und Fließhilfe. Der Zeolith soll in einer verhältnismäßig großen Menge von etwa 10-25 Gew.-% Polyols eingesetzt werden, was sich negativ auf den Schaumstoff aus¬ wirkt.It is known from EP 0 319 866 to produce CFC-free, hard polyurethane foams by using water and / or carbon dioxide as blowing agents in the polyol component, which are bound to zeolitic adsorbents which have pore openings of at least 0.7 nm are. This method requires additional loading with air as a propellant and flow aid. The zeolite should be used in a relatively large amount of about 10-25% by weight of polyols, which has a negative effect on the foam.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein Verfah¬ ren zu finden, mit dem unter Verwendung von Wasser als Treibmittel ein PUR-Hartschaum, insbesondere ein PUR-Inte- gralschaum hergestellt werden kann, welcher in seiner Struk¬ tur und Oberflächenbeschaffenheit den bekannten Schaumstof¬ fen mit FCKW als Treibmittel vergleichbar ist, diesen in seiner Umweltfreundlichkeit bei Herstellung und Gebrauch jedoch überlegen ist.It was therefore an object of the present invention to find a process by means of which a rigid PU foam, in particular a PUR integral foam, can be produced using water as the blowing agent and which has the known foam in its structure and surface properties ¬ fen is comparable to CFCs as a blowing agent, but its environmental friendliness during production and use is superior.

Überraschenderweise gelingt dies durch die in dem Haupt- _nκprππh beschriebenen Maßnahmen. Die Maßnahmen der Unrpran- sprüche dienen zur Förderung der weiteren Ausgestaltung der Erfindung. Es ist außerordentlich überraschend, daß eine so einfache Maßnahme wie die Bindung des als Treibmittel dienenden Was¬ sers an Kieselgel und die gleichmäßige Suspension in der Polyolkomponente, bevor diese mit dem Polyisocyanat ver¬ mischt wird, zur Bildung eines einwandfreien PUR-Schaums, insbesondere eines PUR-Integralschaums, führt. Worauf dies beruht, ist noch nicht geklärt, jedoch wird angenommen, daß das Wasser bei der Vermischung mit dem Polyol weitgehend an das Kieselgel gebunden bleibt und sich nicht in dem Polyol löst. Erst bei der durch die Temperaturerhöhung durch die Reaktion von Polyol und Polyisocyanat wird wahrscheinlich das Wasser in größerer Menge desorbiert und mit dem Poly¬ isocyanat zur Reaktion gebracht, so daß im Inneren des Form¬ teiles, wo besonders hohe Temepraturen herrschen, große Schaumblasen ausgebildet werden. In der Außenhaut, wo die Temperatur relativ niedrig bleibt, ist die Desorption des Wassers stark verlangsamt, so daß sich hier nur kleine Bläs¬ chen bilden, bevor die Aushärtung des Polyurethanschaums einsetzt. Das Formteil wird deshalb durch eine feste geschlossene Oberfläche begrenzt, die sich in gewünschter Weise über eine feinporige Zwischenzone mit der grobporigen Innenzone integriert.Surprisingly, this is achieved through the measures described in the main _nκprππh. The measures of the non-claims serve to promote the further development of the invention. It is extremely surprising that a measure as simple as the binding of the water serving as blowing agent to silica gel and the uniform suspension in the polyol component before it is mixed with the polyisocyanate form a perfect PUR foam, in particular one PUR integral foam. What this is based on has not yet been clarified, but it is assumed that the water remains largely bound to the silica gel when mixed with the polyol and does not dissolve in the polyol. It is only when the temperature rises due to the reaction of polyol and polyisocyanate that the water is likely to be desorbed in large quantities and reacted with the polyisocyanate, so that large foam bubbles are formed in the interior of the molded part, where the temperatures are particularly high . In the outer skin, where the temperature remains relatively low, the desorption of the water is greatly slowed down, so that only small bubbles form here before the curing of the polyurethane foam begins. The molded part is therefore delimited by a solid, closed surface which integrates itself in the desired manner with the coarse-pored inner zone via a fine-pored intermediate zone.

Alternativ zu der Methode die benötigte Wassermenge mit dem Kieselgel zu mischen und dann in Polyol zu dispergieren, kann auch im Polyol enthaltenes Wasser durch Einrühren von wasserfreiem Kieselgel, als Pulver oder in Form einer Paste mit Polyol, gebunden werden. Zur Einstellung des Gleichge¬ wichts zwischen freiem und gebundenem Wasser muß allerdings längere Zeit verstreichen. Die verwendeten Materialien entsprechen dem, was für die Herstellung der bekannten PUR-Hartschäume bereits verwendet wurde, d.h. als Polyole werden vorwiegend längere Polyester- und Polyetherpolyole, gegebenenfalls auch verzweigte Verbin¬ dungen mit endständigen Hydroxylgruppen verwendet. Die ver¬ wendeten Polyole sind üblicherweise Gemische mit durch¬ schnittlichen Molekulargewichten von 500 bis 10.000, vor¬ zugsweise etxv'a 1.000 bis 2.000. Ferner können auch Diamine zur Kettenverlängerung beitragen. Polyole und Kettenverlän- gerer haben für Hartschaum zusammen eine Hydroxylzahl von etwa 300 bis 500 und für Weichschaum von etwa 80 bis 200.As an alternative to the method of mixing the required amount of water with the silica gel and then dispersing it in polyol, water contained in the polyol can also be bound by stirring in anhydrous silica gel, as a powder or in the form of a paste with polyol. In order to establish the balance between free and bound water, however, a long time must elapse. The materials used correspond to what has already been used for the production of the known rigid PU foams, ie the polyols used are predominantly longer polyester and polyether polyols, optionally also branched compounds with terminal hydroxyl groups. The polyols used are usually mixtures with average molecular weights of 500 to 10,000, preferably approximately 1,000 to 2,000. Diamines can also contribute to chain extension. Polyols and chain extenders together have a hydroxyl number of about 300 to 500 for rigid foam and about 80 to 200 for flexible foam.

Als Isocyanat werden üblicherweise in der Technik 2,4- oder 2,6- Toluol-diisocyanat (TDI), 4, 4 ' -Methylendi-phenylisocya- nat (MDI), 1,6-Hexamethylendiisocyanat, 1, 5-Naphthylendi- isocyanat oder Isophorondiisocyanat (IPDI) verwendet. MDI wird erfindungsgemäß bevorzugt, da es relativ ungiftig und wenig cancerogen ist.In the art, 2,4- or 2,6-toluene diisocyanate (TDI), 4,4'-methylene di-phenyl isocyanate (MDI), 1,6-hexamethylene diisocyanate, 1,5-naphthylene diisocyanate are usually used as isocyanate or isophorone diisocyanate (IPDI) is used. MDI is preferred according to the invention because it is relatively non-toxic and little carcinogenic.

Für harte Integralschäu e werden auf 100 Gew. -Teile Polyol 100-110 Gew. -Teile, insbesondere 105-108 Gew. -Teile, Poly¬ isocyanat und 0,2-1,0 Gew. -Teile Wasser eingesetzt. Für halbharte Integralschäume werden auf 100 Gew. -Teile Polyol 40-60 Gew. -Teile, insbesondere 45-50 Gew. -Teile, Polyisocya¬ nat und 0,2-1,0 Gew. -Teile Wasser eingesetzt.For hard integral foams, 100-110 parts by weight, in particular 105-108 parts by weight, polyisocyanate and 0.2-1.0 parts by weight of water are used per 100 parts by weight of polyol. For semi-rigid integral foams, 40-60 parts by weight, in particular 45-50 parts by weight, polyisocyanate and 0.2-1.0 parts by weight of water are used per 100 parts by weight of polyol.

Die Reaktion zwischen Polyolen und Polyisocyanat wird übli¬ cherweise durch Katalysatoren, die der Polyolkomponente zugemischt werden, ausgelöst. Erfindungsgemäß können die nach dem Stand der Technik für die Herstellung von PUR- chäum n bekannten Ka a1yRarnrpn_ insbesondere tertiäre Amine oder zinnorganische Verbindungen verwendet werden. Weiterhin werden, wie auch im Stand der Technik, zusätzliche Hilfsstoffe wie Emulgatoren, Schaumstabilisatoren und Pig¬ mente und insbesondere zur Herstellung von nicht- oder schwer entflammbaren Polyurethanschäumen Flammschutzmittel zugesetzt.The reaction between polyols and polyisocyanate is usually triggered by catalysts which are added to the polyol component. According to the prior art, the Ka a1yRarnr p n_ known in the prior art for the production of PUR foams, in particular tertiary amines or organotin compounds, can be used. Furthermore, as in the prior art, additional auxiliaries such as emulsifiers, foam stabilizers and pigments, and in particular for the production of non-flammable or flame-retardant polyurethane foams, are added.

Das verwendete Kieselgel ist insbesondere eine pyrogene Kie¬ selsäure, welche aufgrund ihrer besonders hohen spezifischen Oberfläche von bis zu 200 m^/g im Stande ist, Wasser beson¬ ders gut zu adsorbieren.The silica gel used is, in particular, a pyrogenic silica which, owing to its particularly high specific surface area of up to 200 m 2 / g, is able to adsorb water particularly well.

Damit die Partikel sich in dem Polyol gut suspendieren las¬ sen und sich nicht während der Verarbeitung entmischen, sind Korngrößen bis 500 μm, insbesondere bis etwa 1-50 μm, am geeignetsten. Mischungen mit feinteiligem Kieselgel (ca. 50 μm) wurden über Monate ohne Funktionsbeeinträchtigung gelagert. Andererseits ist die Bindefεstigkeit des Wassers an die Partikel zu berücksichtigen, welche überwiegend von der spezifischen Oberfläche abhängt. Zur Bindung einer aus¬ reichenden Menge Wasser an die Partikel sollte die innere Oberfläche etwa 1-200 ιrr/g betragen, um die zugemischte Menge des Kieselgels gering zu halten.So that the particles can be suspended well in the polyol and do not separate during processing, particle sizes up to 500 μm, in particular up to about 1-50 μm, are most suitable. Mixtures with fine-particle silica gel (approx. 50 μm) were stored for months without impairing their function. On the other hand, the binding strength of the water to the particles has to be taken into account, which mainly depends on the specific surface. To bind a sufficient amount of water to the particles, the inner surface should be about 1-200 µm / g in order to keep the admixed amount of silica gel low.

Aus den harten PUR-Integralschäumen, wie sie erfindungsgemäß hergestellt werden, lassen sich Gehäuse-, Maschinenabdeckun¬ gen, Fahrzeugkarosserieteile, Pflanzgefäße, Ziertöpfe, Bau¬ verkleidungen, Deckenverkleidungen, ja sogar Möbel usw. her¬ stellen. Der Werkstoff besitzt, wie die bekannten PUR-Inte- gralschäume, ausgezeichnete Eigenschaften: kleines spezifi¬ sches Gewicht bei guten mechanischen Werten, elektrische Isolation, Temperatu. SO1arinn. große chemische Beständig¬ keit, dichte Oberfläche, die ein nachträgliches Lackieren und Bearbeiten gestattet, soweit der Schaum durch die zuge¬ fügten Pigmente nicht bereits gefärbt ist. Ein Spezialgebiet auch der erfindungsgemäßen Produkte sind Schäume, welche selbstverlöschend sind. Sie werden insbeson¬ dere benötigt für den Einsatz in Schienenfahrzeugen, Autos, Flugzeugen und Produkten, die durch den Publikumsverkehr besonders gefährdet sind, wie z.B. Teile von Telefonhäusern, Briefkästen usw.Housing, machine covers, vehicle body parts, planters, decorative pots, building claddings, ceiling claddings, even furniture, etc. can be produced from the hard PUR integral foams as produced according to the invention. Like the well-known PUR integral foams, the material has excellent properties: small specific weight with good mechanical values, electrical insulation, temperature. SO1arinn. Great chemical resistance, dense surface, which allows subsequent painting and processing, provided that the foam is not already colored by the added pigments. A specialty of the products according to the invention are foams which are self-extinguishing. They are particularly required for use in rail vehicles, cars, airplanes and products that are particularly endangered by public traffic, such as parts of telephone houses, letter boxes, etc.

Aus halbharten PUR-Integralschäumen, wie sie erfindungsgemäß hergestellt werden, lassen sich mit Brandschutzausrύstung für Straßen- und Schienenfahrzeuge, für Flugzeuge und Was¬ serfahrzeuge und für Anwendungen, die besondere Brandschutz¬ bestimmungen haben, z.B. Armlehnen, Kopfstützen, Stoßschutz- kanten, Abdeckungen, die eine gewisse Elastizität besitzen müssen, Seitenblenden, Deckleisten, Sitzpolster, Büromöbel, Bahn-Gepäckablagenverkleidungen, TürgriffVerkleidungen usw. herstellen. Semi-hard PUR integral foams, such as those produced according to the invention, can be used with fire protection equipment for road and rail vehicles, for aircraft and water vehicles and for applications which have special fire protection regulations, for example armrests, headrests, shock protection edges, covers, which have to have a certain elasticity, manufacture side panels, cover strips, seat cushions, office furniture, train luggage rack panels, door handle panels, etc.

Beispiel 1example 1

Polyurethanintegralschäum, hartIntegral polyurethane foam, hard

0,6 1 Wasser werden mit 0,15 kg Kieselgel (Aerosil 200 der Firma Degussa) zu einer steifen Paste verrührt und anschlie¬ ßend in eine Mischung aus 200 kg Polyol (Elastolit D 08- 002 oF, Firma EPU-BASF, OH-Zahl 395), welche 0,2 kg Tri- ethylamin und 0,13 kg Zinn- (II) -octoat enthält, unter inten¬ sivem Rühren eingetragen.0.6 l of water are mixed with 0.15 kg of silica gel (Aerosil 200 from Degussa) to form a stiff paste and then into a mixture of 200 kg of polyol (Elastolit D 08- 002 oF, EPU-BASF, OH- Number 395), which contains 0.2 kg triethylamine and 0.13 kg tin (II) octoate, is added with intensive stirring.

100 Teile dieser Mischung werden mit 108 Teilen 4,4' -Methyl- endi- (phenylisocyanat) (MDI) in einem Mischkopf vermischt und in auf 50'C vorgeheizte Formen eingespritzt. Die Mischung reagiert innerhalb von 3-10 Minuten unter kräftiger Schaumbildung durch, wobei die an die Form anliegenden Schichten nur sehr geringe Schaumbildung zeigen und die Außenhaut geschlossen ist.100 parts of this mixture are mixed with 108 parts of 4,4'-methylendi- (phenyl isocyanate) (MDI) in a mixing head and injected into molds preheated to 50'C. The mixture reacts in the course of 3-10 minutes with vigorous foaming, the layers lying against the mold showing very little foaming and the outer skin being closed.

Eine alternative Rezeptur für harte PUR-Schäume, welche selbstverlöschend sind, läßt sich wie folgt herstellen:An alternative recipe for hard PUR foams that are self-extinguishing can be prepared as follows:

30,0 kg Polyol30.0 kg polyol

1,5 kg halogenierter organischer Phosphorsäureester1.5 kg halogenated organic phosphoric acid ester

0,5 kg Pigmentpaste0.5 kg pigment paste

0,150 kg Wasserpaste, wie oben beschrieben hergestellt0.150 kg water paste, prepared as described above

9,0 kg Aluminiumhydroxid9.0 kg aluminum hydroxide

6,0 kg Ammoniumpolyphosphat6.0 kg ammonium polyphosphate

Alles gut verrühren.Mix everything well.

Zur Verschäumung werden auf iöu Gew. -Teile der vorstehendenFor foaming, parts by weight of the above are used

Polyolmischung 105 Gew. -Teile Isocyanat (MDI) zugesetzt. Beispiel 2Polyol mixture 105 parts by weight of isocyanate (MDI) added. Example 2

PUR-Integralschaum, halbhartPUR integral foam, semi-hard

Aus 22 kg halogeniertem organischem Phosphorsäureester, 1,5 kg Pigmentpulver und 30,0 kg Aluminiumhydroxidpulver wird durch inniges Vermischen eine Paste hergestellt. Aus 30 kg Polyol (Elaεtofoam I 4101, Firma EPU-BASF, Poly- etherpolyol/Diamingemisch, OH-Zahl 120) und 7,5 kg Λlumi- niumhydroxidpulver wird eine Suspension hergestellt und dieser 22,5 kg der vorstehend beschriebenen Flammschutzpaste sowie 0,2 kg der in Beispiel 1 beschriebenen Wasser/Kiesel¬ gel-Paste zugefügt. Zusätzlich werden noch 0,035 kg Tri- ethylamin und 0,02 kg Zinn- (II) -octoat zugefügt und die Gesamtmischung 30 Minuten bis 2 Stunden in einem Mischkessel gründlich gemischt.A paste is produced from 22 kg of halogenated organic phosphoric acid ester, 1.5 kg of pigment powder and 30.0 kg of aluminum hydroxide powder by intimate mixing. A suspension is prepared from 30 kg of polyol (Elaεtofoam I 4101, EPU-BASF, polyether polyol / diamine mixture, OH number 120) and 7.5 kg of aluminum hydroxide powder, and this 22.5 kg of the above-described flame retardant paste and 0. 2 kg of the water / silica gel paste described in Example 1 were added. In addition, 0.035 kg triethylamine and 0.02 kg tin (II) octoate are added and the entire mixture is thoroughly mixed in a mixing kettle for 30 minutes to 2 hours.

Da die vorstehend hergestellte Mischung aufgrund des beige¬ fügten Aluminiumhydroxids zur Entmischung neigt und die Mischung an Aktivität verliert, kann sie nur etwa 1 Tag auf¬ bewahrt werden.Since the mixture prepared above tends to separate due to the added aluminum hydroxide and the mixture loses activity, it can only be stored for about 1 day.

Zur Herstellung des Integralschaums wird die Mischung mit 7,5 kg MDI in einem Mischkopf vermischt und sofort in die auf 60'C vortemperierten Formen eingespritzt. Die Formstücke werden nach 3-15 Minuten aus der Form entnommen und weisen eine dichte Außenhaut von etwa 0,15-1,0 nun Dicke auf, die über einen Bereich von 3-8 mm einer feinporigen Zwischen¬ schicht in die großporige Kernzone übergeht. Mit einer direkten Flamme lassen sich diese Formteile anbrennen, wel¬ che Jedoc bei Wecnahme der Flamme nicht weitcrbrcnncn. Ein nicht flammgeschützter, halbharter PUR-Schaum läßt sich aus folgender Mischung erhalten:To produce the integral foam, the mixture is mixed with 7.5 kg MDI in a mixing head and immediately injected into the molds preheated to 60'C. The molded pieces are removed from the mold after 3-15 minutes and have a dense outer skin of approximately 0.15-1.0 mm thick, which merges into the large-pore core zone over a region of 3-8 mm of a fine-pored intermediate layer. With a direct flame, these molded parts can be burnt, which however do not continue to burn when the flame is taken on. A non-flame retardant, semi-hard PUR foam can be obtained from the following mixture:

30,0 kg Polyol30.0 kg polyol

0,2 kg Wasserpaste, wie oben beschrieben hergestellt0.2 kg of water paste, prepared as described above

0,035 kg organische Aminverbindung0.035 kg organic amine compound

0,020 kg metallorganische Verbindung0.020 kg organometallic compound

Alles sehr gut miteinander vermischen.Mix everything together very well.

Für Verschäumung mit der Isocyanat-Komponente im MischkopfFor foaming with the isocyanate component in the mixing head

12,75 kg MDI zugeben. Add 12.75 kg MDI.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h eP a t e n t a n s r u c h e Verfahren zum Herstellen von harten PUR-Schäumen durch Polyaddition von Polyolen und Polyisocyanaten in Anwesenheit von Wasser als Treibmittel und gegebenen¬ falls üblichen Hilfs- und Zusatzstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser an in der Mischung sus¬ pendiertes, feinteiliges, Kieselgel mit einer spezifi- sehen Oberfläche von 1-200 m /g gebunden ist, welches eine mittlere Korngröße von unter 500 μm hat.A process for the production of hard PUR foams by polyaddition of polyols and polyisocyanates in the presence of water as a blowing agent and, if appropriate, conventional auxiliaries and additives, characterized in that the water contains finely divided silica gel suspended in the mixture with a specific - See surface of 1-200 m / g is bound, which has an average grain size of less than 500 microns. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für harte Integralschäume auf 100 Gew. -Teile Polyol 100-110 Gew. -Teile, insbesondere 105-108 Gew. -Teile, Polyisocyanat und 0,2-1,0 Gew. -Teile Wasser eingesetzt werden, und das Kieselgel in einer Menge eingesetzt wird, die zur Bindung des Wasser ausreicht.Process according to Claim 1, characterized in that for hard integral foams, 100-110 parts by weight, in particular 105-108 parts by weight, polyisocyanate and 0.2-1.0 parts by weight of water per 100 parts by weight of polyol are used, and the silica gel is used in an amount sufficient to bind the water. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für halbharte Integralschäume auf 100 Gew. -Teile Polyol 40-60 Gew. -Teile, insbesondere 45-50 Gew. -Teile, Poly¬ isocyanat und 0,2-1,0 Gew. -Teile Wasser eingesetzt wer¬ den, und das Kieselgel in einer Menge eingesetzt wird, die zur Bindunq des Wasser ausreicht. 4 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst das Wasser mit dem Kiesel- gel zu einer steifen Paste angerührt, diese mit dem Polyol und den übrigen, mit dem Polyol verträglichen Hilfsstoffen gründlich vermischt und dann mit dem Poly¬ isocyanat und den mit diesen verträglichen Hilfsstoffen gemischt und in die zur Schäumung vorgesehene Form gefüllt und verschäumt wird.A method according to claim 1, characterized in that for semi-rigid integral foams per 100 parts by weight of polyol 40-60 parts by weight, in particular 45-50 parts by weight, poly isocyanate and 0.2-1.0 parts by weight. Parts of water are used, and the silica gel is used in an amount sufficient to bind the water. 4th Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the water is first mixed with the silica gel to form a stiff paste, this is thoroughly mixed with the polyol and the other auxiliaries which are compatible with the polyol and then with the polyisocyanate and which is mixed with these compatible auxiliaries and filled and foamed in the form intended for foaming. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung eines Integralschaums die Form auf eine Temperatur von 30-60*C temperiert ist und die an die Form anliegenden äußeren Teile der Schaummischung nicht oder weniger aufgeschäumt werden als der Kernbereich, welcher durch die Reaktionswärme bei einer Temperatur von 100-150"C, vorzugsweise 120-130'C, aufgeschäumt wird.5. The method according to claim 4, characterized in that for the production of an integral foam, the mold is tempered to a temperature of 30-60 * C and the outer parts of the foam mixture which are in contact with the mold are not or only less foamed than the core area, which is caused by the Heat of reaction at a temperature of 100-150 "C, preferably 120-130'C, is foamed. 6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kieselgel eine mittlere Korngröße von etwa 1 bis 50 μm hat.6. The method according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the silica gel has an average grain size of about 1 to 50 microns. 7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Mischung ein Flammschutzmittel ent¬ hält.7. The method according to claims 1 to 6, characterized gekenn¬ characterized in that the mixture contains a flame retardant ent. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Flammschutzmittel halogenierte Phosphorsäureester, Alkalipolyphosphate und/oder Aluminiumhydroxid verwen¬ det werden. 8. The method according to claim 7, characterized in that halogenated phosphoric acid esters, alkali polyphosphates and / or aluminum hydroxide are used as flame retardants.
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