DE2456813A1 - Hydrophiler schaumstoff auf polyurethanbasis - Google Patents
Hydrophiler schaumstoff auf polyurethanbasisInfo
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Description
Anmelderin: Firma Carl Freudenberg, Weinheim
Die Erfindung betrifft einen hydrophilen Schaumstoff
auf Polyurethanbasis, der durch Reaktion von Folyäthylenglykoläthern, Isocyanaten und Wasser durch Polyadditionsreaktion
hergestellt und aus Frepolymeren aufgebaut ist.
Hydrophile, saugfähige Folyurethanaddukte sind an sich bekannt. Man erhält sie z.B. dadurch, daß man
Folyäther auf Basis von Folyäthylenglykol mit Isocyanaten und Wasser zur Reaktion bringt. Während im allgemeinen
Polyurethane dieser Arfe gallertartige Konsistenz mit sehr geringer Festigkeit aufweisen, ist es möglich,
die Festigkeit deutlich zu verbessern, wenn man
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verzweigte Polyäther mit mehr als 2 OH-Funktionen für die Herstellung der Polyurethane einsetzt. Läßt
man z.B. polyaddukte auf Basis von verzweigten PoIyäthern, die mit T°luylen-Diisocyanat in der Weise
reagiert haben, daß die Polyäthermoleküle an den OH-Gruppen jeweils durch ein Toluylen-Diisocyanat-MoIekül
verlängert sind, mit Wasser reagieren - wobei die Wassermenge in weiten Grenzen variabel ist-, d.h.
weit über die stöchiometrisch auf den NCO-Gehalt errechneten
Mengen hinaus, so erhält man Polyurethanschäume, die in ihrer Strukturfestigkeit nicht wesentlich
von der Strukturfestigkeit der allgemein bekannten Folyurethanschäume auf Basis von Polypropylenoxyd
verschieden ist.
Es ist bekannt, textile Flächengebilde wie beispielsweise
Vliesstoffe, Gewebe oder Gewirke mit Polyurethanschäumen zu imprägnieren, wobei Produkte hoher Saugfähigkeit
entstehen. Imprägniert man ein derartiges 'textiles Flächengebilde mit Reaktionsgemischen aus
polyfunktionellen, NCO-Gruppen enthaltenden hydrophilen Frepolymeren und Wasser, so erhält man Produkte, die
sich besonders durch hohes Absorptionsvermögen von Flüssigkeiten vorzugsweise auf wässriger Basis auszeichnen.
Die Festigkeit solcher Gebilde wird weitestgehend vom Fasergerüst bestimmt. Die Verschleißfestigkeit
hingegen, z.B. die Abriebfestigkeit der Oberfläche, wird von dem Eigenschaftsbild des FοIyurethanSchaumes
beeinflußt.
Es zeigte sich jedoch, daß die Verschleißfestigkeit z.B. bei Polyäthylenglykol-Folyurethanen für die
starke Abriebdauerbeanspruchung von textlien Flächen-
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gebilden mit vielfältigen Anwendungsmöglichkkiten
nicht ausreichend ist. Zur Verbesserung des Eigenschaftsbildes wurde den Prepolymeren auf Basis von verzweigten
polyfunktioneilen Polyäthylen-Glykol-Isocyanaten aus
naheliegenden Überlegungen Polyaddukte auf Basis von Polytetramethylen-Glykolather und Toluylen-Diisocyanat
hinzugefügt. Aus diesem Gemisch zweier Polyäther-Isocyanat-Frepolymerer
wurde,wie beschrieben,mit Wasser ein Polyurethanschaum
gebildet, der jedoch nicht das erwartete Eigenschaftsbild aufwies. Vor allen Dingen war die
Hydrophilie und die hohe Wasseraufnahmefähigkeit erheblich vermindert. Auch die den Polyurethanschäumen eigentümliche
hohe Elastizität war weitgehend herabgesetzt.
Der Erfindung liegt nun .die Aufgabe zugrunde, einen
Polyurethan-Schaumstoff zu entwickeln, der
hydrophil ist und eine hohe Wassersaugfähigkeit aufweist, wie dies beispielsweise erwünscht ist, falls der Polyurethanschaum
zum Imprägnieren von textlien Flächengebilden eingesetzt wird, die giäter als saugfähige Tücher,
z.B. Haushaltstücher, Verwendung finden. Aus den vorstehenden Darlegungen geht hervor, daß bekannte Polyurethane
entweder hinsichtlich der hydrophilen Eigenschaften Mängel aufweisen oder aber nicht die erforderliche
Verschleißfestigkeit aufweisen. Erfindungsgemäß
wird nun ein hydrophiler Schaumstoff auf Polyurethanbasis.:·
vorgeschlagen, der alle erwünschten positiven Eigenschaften zeigt. Der Schaumstoff besteht aus Prepolymeren,
die mit Wasser zu dem gewünschten Endprodukt ausreagieren. Gegebenenfalls können geeignete an sich
bekannte Zusätze beigefügt werden. Mit dem Schaumstoff lassen sich textile Flächengebilde wie beispielsweise
Vliesstoffe, Gewebe oder Gewirke imprägnieren. Der erfindungsgemäße Schaumstoff ist dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens eines der Prepolymere ein verzweigtes
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Polyäthylen-Glykol-Ätheraddukt mit Isocyanat-Endgruppen
ist und weiterhin mindestens ein Polyesteraddukt mit Isocyanat-Endgruppen als weiteres Prepolymeres vorgesehen
ist.
Versuche haben ergeben, daß eine deutliche Verbesserung der Festigkeit?; - und Abriebeigenschaften durch Zumischen
von Polyester-Prepolymeren mit Isocyanat-Endgruppen zu den verzweigten Polyäthylen-Glykol-Äther-Isocyanataddukten
eintritt.. Die mit diesen Gemischen und Wasser erzeugten Polyurethanschäume zeigen nicht nur die angestrebte
verbesserte Abriebfestigkeit sondern auch eine gute Hydrophilie und hohe Wassersaugfähigkeit sowie eine
sehr feine Zellstruktur.
In vielen Fällen ist es zweckmäßig, als Polyolkomponente einen Polyester zu verwenden, der mit Isocyanaten kettenverlängert
wurde in einem solchen Verhältnis von Polyester zu Diisocyanat, daß die Endgruppen des gebildeten Prepolymeren
Isocyanatgruppen sind. Die Prepolymeren werden dann in bekannter Weise mit Wasser zu Polyurethanschäumen
hoher Festigkeit und Elastizität sowie hoher Verschleißfestigkeit und sehr guten Wasseraufnahmevermögen umgesetzt.
Als Polyester gemäß der Erfindung kommen insbesondere Polykondensationsprodukte von Dicarbonsäuren wie z.B.
Adipinsäure und Glykolen in Frage, wie z.B. Äthylenglykol, 1,2 - Propandiol, 1,3 - Propandiol,l,4 - Butandiol,
Neopentylglykol, 1,6 - Hexandiol usw., sowie von Gemischen aus zwei oder mehreren Dicarbonsäuren und/oder aus zwei
oder mehreren Glykolen. Sehr gut geeignet sind ferner Polyester aus Polyadditionsprodukten von Lactonen wie
z.B. £ -Caprolacton.
Erfindungsgemäß werden weiterhin Polyisocyanate vorgeschlagen wie beispielsweise Di- und Triisocyanate, wie
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Toluylen-Diisoayanate, tyr-Diphenylmethandiisocyanat,
1.5 - Naphthylen-Diisocyanat, 1,6 - Hexamethylen-Diisocyanat,
Isophoron-Diisocyanat, Triphenyl-Methan-Triisocyanat, das
Additionsprodukt aus einem Mol Trimethylolpropan und 3 Mol Toluylen-Diisocyanat, das Kondensationsprodukt aus 3 Mol
1.6 - Hexamethylen-Diisocyanat und ein Mol Wasser oder
ähnliche Stoffe.
Den Prepolymeren bzw. den Prepolymergemisehen können
in bekannter Weise Zusätze wie Katalysatoren, Zellregulatoren, Netzmittel oder dgl. beigefügt werden.
Zu loo Teilen eines Prepolymers aus einem verzweigten
Polyäthylen-Glykoläther mit NCO-Endgruppen werden 4o Teile
eines Prepolymers ,hergestellt aus loo Teilen eines PoIyäthylen-Glykoladipats
mit Molekulargewicht 2ooo und 31*
Teilen eines flüssigen 4,4'- Diphenyl-Methan-Diisocyanat/
Polycarbodiimid-Kondensationsprodukt mit 3o % NCO-Gehalt,
zugemischt. Die Prepolymerenmischung wird mit 125 Teilen Wasser versetzt und 2o Sekunden intensiv gerührt. Das
geschäumte und verfestigte Produkt besitzt eine sehr feine
Zellstruktur und eine Trockenabriebfestigkeit, die um
das vierfache höher ist als die eines entsprechenden Schaumes ohne Polyesteradduktzusatz. Die hohe Wasseraufnahmefähigkeit
sowie auch die Sauggeschwindigkeit ist gegenüber dem nur aus verzweigtem Äthylen-Glykol-Äther-Polymerisat
hergestellten Schaum nicht werklich verändert.
In weiteren Versuchen wurden anstelle von ho Teilen 2o
und 6o Teile Polyesterprepolymeres zugesetzt. Auch bei diesen Versuchen war eine Verbesserung der Verschleißfestigkeit
erkennbar, wenn auch nicht in dem gleichen Maße wie in dem oben angeführten Beispiel.
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Die Trockenabriebfestigkeit wurde mit Hilfe eines Frank-Hauser-Flachscheuerprüfgerätes ermittelt. Eine
Probefläche von 29,2 cm wurde dabei mit einem Schmirgelpapier
(Type Korund, Körnung 22o) bei einer Belastung von looo g, einem Wölbdruck von 5oo mmWs und einer Tourenzahl
von 5oo bearbeitet. Hierbei ergab sich bei einem herkömmlichen Produkt auf Basis eines sehaumimprägnierten
Vliesstoffes, wobei der Schaum nur aus Polyäther-Frepolymeren aufgebaut war und keine Folyester-Prepolymeren
enthielt, ein Trockenabrieb von ^72,3 g/m .Ein
Vliesstoff, der mit dem erfindungsgemäßen Schaumstoff, nämlich einem Polyäther- und Polyester - Prepolymere
enthaltenden Polyurethan imprägniert wurde, zeigte
2 dagegen eine Trockenabrieb festigkeit von Io9,5 g/m .
Die Trockenabriebfestigkeit des· erfindungsgemäßen Produktes übersteigt somit die herkömmlichen Werte
um das 1I-fache.
-7-
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Claims (1)
- PatentanspruchHydrophiler Schaumstoff auf Polyurethanbasis und daraus hergestellte Flächengebilde, wobei der Polyurethanschaumstoff aus Prepolymeren besteht, die mit Wasser sowie gegebenenfalls weiteren geeigneten Zusätzen zur Reaktion gebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Frepolymere ein verzweigtes Polyäthylenglykolätheraddukt mit Isocyanat-Endgruppen ist und ein Polyesteraddukt als mindestens ein weiteres Frepolymeres vorgesehen ist.609824/0831
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