DE2512170A1 - Verfahren zur herstellung von anorganisch-organischen kunststoffen - Google Patents

Description

Es ist bekannt, aus Polyisocyanaten und Verbindungen mit aktiven Wasserstoffatomen Polyurethan- bzw. Polyharnstoff-Kunststoffe herzustellen. Die Eigenschaften dieser Polymerenklasse sind vielfältig variierbar. Hohe Festigkeit, Elastizität und Verschleißfestigkeit sind besonders geschätzte Eigenschaften dieser Produkte. Andererseits ist die Thermostabilität und insbesondere die Dauerformbeständigkeit bei Temperaturen oberhalb 120⁰C nur mäßig. Der Einsatz der Produkte als Bau- und Konstruktionselemente ist durch das ungünstige Brandverhalten begrenzt. Zwar lassen sich durch Flammschutzmittel Verbesserungen im Brandverhalten erzielen, doch werden die mechanischen Eigenschaften dadurch meist ungünstig beeinflußt.

Es ist ferner bekannt, aus wässrigen Lösungen von Alkalisilikaten durch Einwirkung von (potentiellen) Säuren anorganische Kieselsäure-Gel-Kunststoffe herzustellen, die insbesondere als Kitte, Oberflächenüberzüge Bedeutung erlangt haben. Auch Leichtschaumstoffe sind auf Wasserglas-Basis hergestellt worden. Die Produkte weisen eine hohe Formbeständigkeit in der Wärme auf und sind völlig unbrennbar. Sie sind Jedoch spröde und von verhältnismäßig geringer Festigkeit. Als Schaumstoffe

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sind sie wenig belastbar und zerbröseln bei JBruckeinwirkung. Es wäre außerordentlich wünschenswert, die guten Eigenschaften der anorganischen und der organischen Kunststoff materialien' miteinander zu kombinieren und die negativen Eigenschaften beider zu unterdrücken.

Es hat daher auch nicht an Versuchen gefehlt, Kombinationskunststoffe herzustellen, ohne daß indessen das gesteckte Ziel erreicht worden wäre.

So wurden beispielsweise Polyurethane mit aktiver Kieselsäure als Füllstoff vermischt und anschließend vulkanisiert.Ähnlich wie bei der Verwendung hochaktiven Rußes ist dabei ein gewisser Verstärkungseffekt zu beobachten: Zugfestigkeit und Modul steigen an, die Bruchdehnung nimmt ab. Das Material wird jedoch durch die Mitverwendung der Kieselsäure nicht grundsätzlich in seinem Eigenschaftsbild verändert.

handelt sich dabei _um relativ grobe heterogene Zweiphasensysteme. Die Wechselwirkung zwischen beiden Phasen ist sowohl auf Grund der verhältnismäßig kleinen Grenzfläche als auch auf Grund der sehr unterschiedlichen chemischen Natur der beiden Phasen nur gering.

Es ist weiterhin vorgeschlagen worden, Kieselsäure in Mikrofaserform einzusetzen. Die Verstärkungswirkung nimmt dabei auf Grund der spezifischen Morphologie zu, andererseits werden die inkohärenten Bereiche zwangsläufig größer, so daß die chemische Wechselwirkung zwischen den beiden Phasen eher abnimmt. Der grundsätzliche Charakter eines grob heterogenen Zweiphasenkunststoffs bleibt erhalten.

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In der deutschen Offenlegungsschrift 1 770 384 ist vorgeschlagen worden, eine wäßrige Lösung

eines Älkalisilikats mit einem niedermolekularen Polyisocyanat, z. B.

4, 4' -Diphenylmethandiisocyanat umzusetzen.

Bezüglich der zu verwendenden Isocyanate werden im einzelnen folgende

Angaben gemacht:

"Geeignete Polyisocyanate, die bei dem Verfahren gemäß der Erfindung zur Anwendung gelangen können, sind z.B. die organischen Diisocyanate der allgemeinen Formel:

O=C=N-R-N = C=O

worin R einen zweiwertigen organischen Rest, beispielsweise einen Alkylen-, Aralkylen- oder Arylenrest bedeutet. Geeignete derartige Reste können z.B. 2 bis 20 Kohlenstoff atome enthalten.

Beispiele für derartige Diisocyanate sind: p-p¹-Diphenylmethandiisocyanat, Phenylendiisocyanat, Chlorphenylendiisocyanat, Tolylendiisocyanat, m-Xylylendiisocyanat, Eenzidindiisocyanat, Naphthylendiisocyanat, Tetramethylendiisocyanat, Pentamethylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, D_ecamethylendiisocyanat und Thiodipropyldiisocyanat.

Andere Polyisocyanate, Polyisothiocyanate und deren. Derivate können in gleicher Weise' verwendet werden. Fettsäurediisocyanate der allgemeinen Formel;

NCO

- CH₃(CHp)_xCH (CHp) NCO Le A 16 320 - 3 -

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worin χ + y insgesamt 6 bis 22 ergeben und ζ eine Zahl von ο bis 2 bedeutet, z.B. Isocyanat-stearyl, Isocyanat sind ebenfalls geeignet. Von den vorstehend angegebenen Verbindingen erwies sich p-p'-Diphenylmethandiisocyanat bei der praktischen Ausführung am geeignetsten. Tolylendiisocyanat, beispielsweise das 2,4- und.2ß- Isomere sind ebenfalls leicht erhältlich und für den Gebrauch geeignetJ'

Gemäß der Lehre dieser Offenlegungss^hrift werden als wäßrige Alkalisilikatlösungen bevorzugt die im Handel befindlichen Natriumsilikatlösungen verwendet. Über das Mengenverhältnis von verwendetem Isocyanat zu Alkalisilikat werden folgende Angaben gemacht:

" Die relativen Anteile des Alkalisilicate und des Isocyanats können variiert werden,wodurch,wie vorstehend geschildert,Produkte mit verschiedenen physikalischen Eigenschaften und wahrscheinlich mit abweichender chemischer Struktur erhalten werden.

Im allgemeinen ist es zweckmäßig und erwünscht, einen Überschuß des Silicats, d.h. eine größere Menge als die den verwendeten Isocyanat stöchiometrisch äquivalente Menge zu verwenden. Andererseits ist ei wichtig, daß keine so geringe Menge an Isocyanat verwendet wird, daß eine nicht ausreichende Umsetzung stattfindet. Beispielsweise kann bei Verwendung von p-p '-Diphenylmethandiisocyanat (d'as im Handel bei einer Konzentration von etwa 85 bis 9o%, berechnet auf ein Molekulargewicht von 25o, erhältlich ist), und von Natriumsilicat mit einem Na₂O : SiO₂ - Verhältnis von 2,o bis 2,3 das Gewichtsverhältnis von Silicat zu Isocyanat im Bereich von 1:7,75 bis 3:1 variieren." Le A 16 320 - 4 -

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Die oben genaniten und eingesetzten niedrig viskosen, weitgehend rein bifunktionellen Polyisocyanate sind die gleichen, wie sie im allgemeinen auf dem Polyurethan-Schaumstoff-Sektor verwendet werden und womit auf diesem Gebiet allgemein anerkanntermaßen gute Resultate erzielt werden. Zur Herstellung eines Kombinationskunststoffes auf Basis von Polyisocyanat und wäßrigen Silikatlösungen sind die beschriebenen Polyisocyanate zwar leicht erhältlich, jedoch nur sehr bedingt geeignet.

Arbeitet man nach der Lehre der OfferiLegiingsschrift 1770 384, so erkennt man, daß Gemische aus wäßriger Natriumsilikatlösung und dem verwendeten niedrigviskosen Diphenylmethandiisocyanat nur verhältnismäßig grobteilige Emulsionen bilden. Dieser Nachteil läßt sich durch den empfohlenen Zusatz von Emulgatoren bzw. Schaumstabilisierungsmitteln, wodurch die Primäremulsionen etwas feinteiliger und stabiler werden, abmildern, dennoch bleibt das Eigenschaftsbild unbefriedigend ; insbesondere weisen die erhaltenen Kombinations-Kunststoffe ausgeprägte Sprödigkeit und geringe Festigkeit auf.

Insbesondere zeigen die nach der bekannten Lehre hergestellten Schaumstoffe erhebliche Störungen, wie z. B. Risse oder Lunker in der Schaumstruktur ; teilweise kollabiert das Schaumgemisch ; besonders wenn größere Mengen verschäumt werden sollen.

Für eine technische Fertigung sind die unter Verwendung der beschriebenen Rohstoffe hergestellten Schaumkunststoffe nur wenig geeignet.

Gemäß der deutschen Offenlegungsschrift 2 227 147 werden die geschilderten Probleme dadurch gelöst, daß ionische Gruppen aufweisende Polyisocyanate eingesetzt werden, die eine bessere Emulgierbarkeit zwischen organischer und anorganischer Phase gewährleisten, wobei durch die feinteiligeren Emulsionen anorganisch-organische Kunststoffe mit besserem Werteniveau erhalten werden.

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Einen ähnlichen Effekt erreicht man, wenn die verwendeten Polyisocyanate durch nichtionisch-hydrophile Gruppen modifiziert werden (vgl. deutsche Offenlegungsschrift 2 325 090).

Nachteil der beiden letztgenannten Verfahren sind jedoch

1) die Notwendigkeit, handelsübliche Polyisocyanate einer weiteren, unter Umständen kostspieligen chemischen Umsetzung zu unterwerfen, sowie

2) die mit der Hydrophilierung im allgemeinen verbundene erhöhte Reaktivität und erhöhte Empfindlichkeit gegenüber Luftfeuchtigkeit.

In der deutschen Auslege schrift 2 310 559 wird ein Schaumbeton auf Basis von Wasserglas, Polyisocyanat und anorganischen wasserbindenden Füllstoffen beschrieben. Verfährt man gemäß dieser

Lehre, werden zumeist Schaumkunststoffe mit höheren Rohdichten erhalten ( > 100 kg/m ) zudem müssen durch die erfindungsgemäß notwendige Mitverwendung des festen Füllstoffmaterials andere Dosier- und Mischeinrichtungen benutzt werden, wie sie üblicherweise für die Herstellung von Schaumstoffen aus auschließlich flüssigen Komponenten zur Verfugung stehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben beschriebenen Nachteile der bekannten Kombinations-Kunststoffe zu vermeiden und darüber hinaus harte anorganisch-organische Kunststoffe herzustellen, welche den Vorteil hoher Zähigkeit und Festigkeit besitzen sowie im Falle geschäumter Materialien problemlosere Herstellbarkeit gewährleisten und

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regelmäßigere Zellstruktur aufweisen. Insbesondere sollen aus leicht zugänglichen Polyisocyanaten und ohne Mitverwendung wasserbindender Füllstoffe hochwertige anorganisch—organische Leichtschaumstoffe auf handelsüblichen Schäumeinrichtungen sicher und wirtschaftlich zugänglich gemacht werden.

Die Aufgabe wird mit den erfindungsgemäß zur Verfügung gestellten Polyisocyanaten erhöhter Viskosität und gleichzeitig erhöhter Funktionalität gelöst.

Gegenstand der Erfindung ist ein

Verfahren zur Herstellung von harten anorganischorganischen Kunststoffen, insbesondere Schaumstoffen, bestehend aus einem als kolloides Xerosol vorliegenden Polymer-Polykieseisäuregel-Verbundmaterial durch Umsetzung einer wäßrigen Silikatlösung mit einem Polyisocyanat, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyisocyanat ein flüssiges organisches, von hydrophilen Gruppen freies Polyisocyanat mit einer Viskosität von mindestens 400 cP/25°C, vorzugsweise 500 - 10000 cP/25°C, und einer mittleren Funktionalität von größer als 2 eingesetzt wird, wobei die Umsetzung in Abwesenheit von wasserbindenden anorganischen Füllstoffen erfolgt.

Gegenstand der Erfindung sind weiterhin harte anorganisch-organische Kunststoffe hoher Festigkeit, Elastizität, Wärmeformbeständigkeit und

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' Schwerentflammbarkeit, welche im wesentlichen aus einem makroskopisch-homogenen Verbundmaterial aus hochmolekularem organischem Polyaddukt und hochmolekularem Silikat bestehen, herstellbar gemäß dem oben erwähnten erfindungsgemäßen Verfahren.

Hinsichtlich des Kriteriums der Viskosität sind ' alle Polyisocyanate

mit einer Viskosität von mehr als 400 cP /25°C geeignet. Aus

verarbeitungstechnischen Gründen wird allerdings ein Viskositätsbereich von 500 - I0000,insbesondere Θ0Ο - 6000 cP/25°C, bevorzugt.

Sollten die verwendeten Polyisocyanate höherviskos, harzartig oder gar fest sein, läßt sich die gewünschte Viskosität durch Zusatz niedrigviskoser Polyisocyanate und/oder inerter organischer Lösungsmittel einstellen.

Derartige hochviskose, harzartige oder feste Polyisocyanate sind

v( verdünnte )j erfindungsgemäß geeignete Produkts, sofern sie als y Lösungen eine

Viskosität von mehr als 400 cP/25 C aufweisen und die Polyisocyanatkomponente eine Funktionalität > 2 hat.

Geeignete flüssige, von hydrophilen Gruppen . freie organische Polyisocyanate, die als solche die Kriterien hinsichtlich Viskosität und Funktionalität erfüllen, sind insbesondere die technisch leicht zugänglichen Polyphenylpolymethylen-polyisocyanate, wie sie durch Anilin-Formaldehyd-Kondensation und anschließende Phosgenierung hergestellt werden. Dabei läßt sich die geforderte Viskosität von mehr als 400 cP/25 C beispielsweise einfach durch die Vorgabe eines geeigneten Anilin-Formaldehyd-Verhältnisses bzw., falls das phosgenierte Produkt nicht die geforderte hohe Viskosität aufweist, durch teilweise Abdestillation der Zweikernprodukte einstellen. Selbstverständlich sind auch andere Phosgenierungsprodukte von Arylamin-Aldehyd-Kondensateri hervorragend geeignet.

Vertreter dieser Klasse sind beispielsweise die Phosgenierungsprodukte von Kondensaten von Anilin und Aldehyden oder Ketonen,

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wie Acetaldehyd, Propionaldehyd, Butyraldehyd, Aceton, Methyläthylketon usw. Ferner geeignet sind die Phosgenierungsprodukte von Kondensaten von am Kern Alkylsubstituierten Anilinen, insbesondere Toluidinen mit Aldehyden oder Ketonen, wie zum Beispiel Formaldehyd, Acetaldehyd, Butyraldehyd, Aceton, Methyläthylketon.

Derartige Polyisocyanate sind für das erfindungsgemäße Verfahren ganz besonders bevorzugt. Ihre Funktionalität liegt vorzugsweise

zwischen 2,2 und 3. Der 2-KJerngehäLt beträgt vorzugsweise weniger

\als 50 96. Gut geeignet sind weiterhin Lösungen von Rückstands!socyanaten in mono-

PoI ymerenfisocyanaten. Unter Rückstandsisocyanaten sollen insbesondere die hochviskosen, harzartigen oder festen Destillationsrückstände verstanden werden, wie sie beispielsweise bei der technischen Herstellung von Toluylendiisocyanat, Diphenylmethandiisocyanat oder Hexamethylendiisocyanat

anfallen.

_tyorzugsweise 2,2 - 3/ Derartige Rückstands! so cyanate, deren mittlere Funktionalität stets > 2Yi st, können durch Abmischung mit beispielsweise niedrigviskosen handelsüblichen Diisocyanaten auf eine für die Verarbeitung erforderliche Viskosität gebracht werden. Geeignet sind weiter Abmischungen der Rückstandsisocyanate unter sich, sofern dabei flüssige Produkte resultieren, sowie Lösungen von hochviskosen oder festen Rückständen in inerten organischen Lösungsmitteln. Eine bevorzugte Arbeitsweise besteht darin, als inerte organische Lösungsmittel solche einzusetzen, die einen Siedepunkt von -25 bis + 80 C aufweisen und bei der Herstellung von Schaumstoffen gemäß der vorliegende! Erfindung als Treibmittel verwendet werden können.

Eine weitere Gruppe gut geeigneter Polyisocyanate sind sogenannte modifizierte Polyisocyanate, wobei hierunter nicht die üblichen Präpolymeren oder Semipräpolymeren verstanden werden sollen. Vielmehr handelt es sich hierbei um Carbodiimidgruppen, Allophanatgruppen, Isocyanuratgruppen, Harnstoffgruppen oder Biuretgruppen aufweisende Polyisocyanate.

Für eine derartige Modifizierung geeignete Polyisocyanate sind beispielsweise: Le A 16 320 - 9 -

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aliphatisch©, cycloaliphatische, araliphatische, aroma tische und heterocyclische Polyisocyanate,, wie sie z. B. von W. Siefken in Justus Liebigs Annalen der Chemie, 562, Seiten 75 bis 136, beschrieben werden, beispielsweise Äthylen-diisocyanat, 1,4-Tetramethylendiisocyanat, 1,6-Hexamethylendiisocyanat, 1,12-Dodecandiisocyanat, Cyclobutan-1,3-diisocyanat, Cyclohexan-1,3- und -1,4-diisocyanat sowie beliebige Gemische dieser Isomeren, 1-Isocyanato-3,3»5-triinethyl-5-isocyanatomethyl-cyclohexan (DAS 1 202 785, amerikanische Patentschrift 3 401 190), 2,4- und 2,6-Hexahydrotoluylendiisocyanat sowie beliebige Gemische dieser Isomeren, Hexahydro-1,3- und/oder -4 ,4-phenylen-diisocyanat, Perhydro-2,4'- und/oder -4,4^!-diphenylmethan-dilsocyanat, 1,3- und 1,4-Phenylendiisocyanat, 2,4- und 2,6-Toluylendiisocyanat sowie beliebige Gemische dieser Isomeren, Diphenylmethan-2,4¹- und/oder -4,4'-diisocyanat, Naphthylen-1,5-diisocyanat, Triphenylmethan-4,4', 4"-triisocyanat, PoIyphenyl-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, sowie perchlorierte Arylpolyisocyanate, wie sie z.B. in der deutschen Auslegeschrift 1 157 601 (amerikanische Patentschrift 3 277 138) beschrieben werden.

Die Modifizierung derartiger Polyisocyanate wird in an sich bekannter Weise thermisch und/oder katalytisch gegebenenfalls unter Mitverwendung von beispielsweise Luft, Wasser, Urethanen, Alkoholen, Amiden oder Aminen durchgeführt.

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Auch mqiafunktionelle niedermolekulare Alkohole (vorzugsweise mit 1-12 C-Atomen, wie Methanol, Äthanol, n- und iso-Propanol, Butanol, Hexanol, n-Octylalkohol, Dodecylalkohol), sind als Modifizierungsmittel

brauchbar, sofern man die entstehenden Urethangruppen durch Weiterreaktion mit vorhandenem Isocyanat in Allophanatgruppen überführt und dadurch die Funktionalität des resultierenden modifizierten Polyisocyanats nicht in unerwünschtem Maße herabsetzt.

Durch derartige Modifizierungen wird ausgehend von niedrigviskosen Polyiso-

/ ^"*\ Cyanate die erfindungsgemäß notwendige Viskosität von mehr als 400 cP/20 C gewanrleistet ; keineswegs sollte jedoch bei Mitverwendung der genannten Modifiziemittel der Modifizierungsgrad so hoch gewählt werden, daß die resultierenden Polyisocyanate hydrophilen Charakter erhalten. Bei den in der Praxis üblichen geringen Mengen an verwendetem niedermolekularem Modifizierungsmittel von weniger als 10 Gew. -% belogen auf das Polyisocyanat erhält man generell Polyisocyanate, die keine hydrophilen Eigenschaften aufweisen. Besonders bevorzugt sind Addukte der Polyisocyanate mit sich selbst wie Uretdione, Isocyanurate, Carbodiimide, welche leicht aus monomeren Polyisocyanaten unter Molekulargewichtserhöhung erhältlich sind und das Kriterium der Mindestviskosität von 400 cP/25°C erfüllen, "m allgemeinen ist es völlig ausreichend, wenn sich diese Adduktbildung zu einem geringen Prozentsatz, z. B. 5-30 %, bezogen auf die Gesamtmenge, vollzieht, um den gewünschten Viskositätsbereich zu erreichen.

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Unter "von hydrophilen Gruppen freie Polyisocyanate" sind solche Polyisocyanate zu verstehen, welche weder ein ionisches Zentrum, noch eine durch Basen in ein ionisches Zentrum überführbare Gruppe (z.B. eine phenolische OH-Gruppe), noch einen hydrophilen Oligo- oder Polyätherrest oder einen hydrophilen Oligo- oder Polycarbonatrest enthalten. Eine Urethan-, Harnstoff, Biuret-, Allophanat-, Ester-, Ätheroder Acetalgruppierung ist jedoch keine hydrophile Gruppe im Sinne dieser Definition.

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Für das erfindungsgemäße Verfahren geeignete, wenngleich weniger bevorzugte Polyisocyanate sind die nach dem sogenannten Isocyanat-Polyadditionsverfahren erhältlichen Semipräpolymeren bzw. Präpolymeren, sofern sie keine hydrophilen Gruppen enthalten und die erfindungsgemäßen Kriterien hinsichtlich Viskosität und Funktionalität erfüllen.

Semipräpolymere bzw. Präpolymere, die durch Umsetzung von Polyisocyanaten mit gegenüber Isocyanat reaktiven Wasserstoffatomen aufweisenden Verbindungen erhalten werden können, sind vielfältig beschrieben worden und dem Fachmann geläufig. Als gegenüber Isocyanat reaktive Wasser stoff atome aufweisende Verbindungen kommen beispielsweise Alkohole, Glykole oder auch höhermolekulare Polyole, Mercaptane, Garbonsäuren, Amine, Harnstoffe und Amide in Frage. Jedoch sollen keine größeren Mengen höhermolekularer Polyhydroxyverbindungen mit niederer Glastemperatur zum Einsatz kommen, um die geforderte Härte der Produkte nicht zu beeinträchtigen.

Derartige Präpolymere sollen in jedem Fall noch endständige Isocyanatgruppen jedoch kein hydrophiles Zentrum aufweisen,

welches eine gegenüber vergleichbarer- Produkten ohne das hydrophile Zentrum erhöhte Wasserverträglichkeit bewirkt.

Die in Frage kommenden Hydroxylgruppen aufweisenden Polyester sind z.B. Umsetzungsprodukte von mehrwertigen, vorzugsweise zweiwertigen und gegebenenfalls zusätzlich dreiwertigen Alkoholen mit mehrwertigen, vorzugsweise zweiwertigen, Carbonsäuren. Anstelle der freien Polycarbonsäuren können auch die entsprechenden Polycarbonsäureanhydride oder entsprechende Polycarbonsäureester von niedrigen Alkoholen oder deren Gemische zur Herstellung der Polyester verwendet werden. Die

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Polycarbonsäuren können aliphatischer, cycloaliphatische:?, aromatischer und/oder heterocyclischer Natur sein und gegebenenfalls, z.B. durch Halogenatome, substituiert und/oder ungesättigt sein. Als Beispiele hierfür seien genannt: Bernsteinsäure, Adipinsäure, Korksäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Trimellitsäure, Phthalsäureanhydrid, Tetrahydrophthalsäureanhydrid, Hexahydrophthalsäureanhydrid, Tetrachlorphthalsäureanhydrid, Endomethylentetrahydrophthalsäureanhydrid, Glutarsäureanhydrid, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Fumarsäure, dimere und trimere Fettsäuren wie Ölsäure, gegebenenfalls in Mischung mit monomeren Fettsäuren, Terephthalsäuredimethylester,

Terephthalsäure-bis-glykole ster.

Als Präpolymere besonders geeignet sind Umsetzungsprodukte von Polyisocyanaten mit ein- oder mehrwertigen Alkoholen.

Bei der alleinigen Verwendung von Mono alkoholen, wie z. B. Methanol, Äthanol, n-Propanol, n-Butanol ist darauf zu achten, daß entweder Polyisocyanate mit einer Funktionalität > 2 verwendet werden, und/oder mit der Präpolymerisierung auch Allophanatisierung, Isocyanuratisierung oder

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andere/Funktionalität erhöhende Reaktionen ablaufen. In jedem Falle muß gewährleistet sein, daß die mittlere Funktionalität des resultierenden Präpolymeren > 2 ist.

Durch die in üblicher Weise durchgeführte Präpolymerisierung erhält man Präpolymere, welche häufig eine Viskosität von mehr als 2000 cP und zuweilen bis zu 1GC OCC c?/ 25 C und. höher aufweisen. In Fällen, wo derart hohe Viskositäten nachteilig für die weitere Verarbeitung sind, kann durch Zusatz niedrig viskoser Isocyanate oder auch durch inerte Lösungsmittel die Viskosität abgesenkt werden.

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Erfindungsgemäß besonders bevorzugte Polyisocyanate sind jedoch die flüssigen Destillationsrückstände der bereits erwähnten Polyphenyl polymethylen-polyisocyanate mit einer Viskosität von 400-10 000 cP/25°C, vorzugsweise 500 - 5000 cP/25°C, deren mittlere Funktionalität mehr als 2 beträgt.

Unter wässrigen Lösungen von Alkalisilikaten sind die üblicherweise als "Wasserglas" bezeichneten Lösungen von Natrlum- und/oder Kaliumsilikat in Wasser zu verstehen. Es können auch rohe technische Lösungen, welche zusätzlich z.B. Calciumsilikat, Magnesiumsilikat, Borate und Aluminate enthalten können, Verwendung finden. Das molare Verhältnis Me₂0/Si0₂ (Me = Metall) ist nicht kritisch und kann in den üblichen Grenzen schwanken; vor zugsweise beträgt es 4 - 0,2, insbesc lere 1,5 - 0,3. Spielt der Wassergehalt des durch

Umsetzung mit dem Präpolymeren-Ionomer zunächst erhaltenen Kunststoffs eine untergeordnete Rolle, weil es nicht stört oder weil er leicht durch Trocknen entfernt werden kann, so kann unbedenklich neutrales Natriumsilikat eingesetzt werden, von welchem sich 25 - 35 Gew.^ige Lösungen herstellen lassen. Vorzugsweise werden indessen 32 - 54 Gew.^ige Silikatlösungen eingesetzt, die nur bei hinreichender Alkalität die für eine

problemlose Verarbeitung erforderliche Viskosität von unter

500 Poise aufweisen. Auch Ammoniumsilikatlcsungen Können verwendet werden, allerdings sind diese veniger bevorzugt. Es kann sich um echte oder auch.un kolloide Lösungen handeln.

x) z. B. Lösungen von Guanidiniumsilikat

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Die Wahl der Konzentration hängt vor allem vom gewünschten Endprodukt ab. Kompakte oder geschlossenzellige Materialien werden vorzugsweise mit konzentrierten Silikatlösungen hergestellt, die erforderlichenfalls durch Zusatz von Alkalihydroxid auf niedrige Viskosität eingestellt werden. Auf diese Weise lassen sich 40 - 70 Gew.&Lge Lösungen herstellen. Andererseits werden zur Herstellung offenporiger Leichtschaumstoffe SiIika&ösungen mit 20 - 40 Gew.tigern Gehalt bevorzugt, um niedrige Viskositäten, ausreichendDange Reaktionszeiten und niedere Raumgewichte zu erzielen. Auch bei Einsatz feinteiliger anorganischer Füllstoffe in größeren Mengen sind Silikatlösungen von 20 - 45 tigern Gehalt bevorzugt.

Die Herstellung der anorganisch-organischen Kunststoffe gemäß vorliegender Erfindung ist einfach.' Es ist lediglich erforderlich, das üüssige'Polyisocyanät mit der wäßrigen Alkalisilikatlösung homogen zu vermischen, worauf meist sofort die Aushärtung der Mischung stattfindet. Die Mischungen sind typiech» feinteilige Emulsionen "bzw. Sole. Sie sind nicht optisch, klar , sondern meist opak bzw. milchig-weiß. In ihnen scheint das spätere Xerosol präformiert zu sein.

Die Mischung der Komponenten ist nicht stabil. Die sogenannten "Topfzeiten", während derer die Mischungen verarbeitbar sind, hängen vor allem von der Reaktivität des Polyisocyanates,

von der Gesamtmenge an freigesetztem

Silikathärter,' sowie von der Konzentration der.Silikaxlcsung ab. Sie betragen zwischen 0,2 Sekunden und etwa i5"Stunden.

Bevorzugt sind Topfzeiten von etwa 1 Sekunde bis etwa 20 Minuten.

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Daraus folgt, daß im allgemeinen die Vermischung unmittelbar vor der Formgebung erfolgt.

Die Herstellung der neuartigen Polymer -Kieselsäuregel-Verbundmaterialien kann nach grundsätzlich bekannten Technologien erfolgen, z.B. in der Art, wie gegossene oder geschäumte Polyurethane hergestellt werden. Da indessen die Topfzeiten meist niedriger sind und die Reaktion oft bereits bei -ZO⁰Q spontan abläuft, sind den Möglichkeiten diskontinuierlicher Herstellung Grenzen gezogen. Sie kommt praktisch nur für die Herstellung kleinerer Formteile von maximal 10 kg in Betracht. Bevorzugt werden die Komponenten nach der zur Herstellung von Polyurethanschaumstoffen üblichen Technologie kontinuierlich in einer Mischkammer niedriger Verweilzeit gemischt und anschließend unter Formgebung ausgehärtet. Hierzu wird die flüssige oder pastenförmige Mischung beispielsweise in Formen gegossen, auf Oberflächen aufgetragen oder in Vertiefungen, Fugen, Spalten und dergleichen gefüllt.

Bei der Vermischung kann das Verhältnis zwischen Polyisocyanat und Alkalisilikaten in weiten Grenzen schwanken, z. B. zwischen 90 zu 10 bis 10 zu 90. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis zwischen Polyisocyanat und Alkalisilikat zwischen 75 zu 25 und 15 zu 85. Optimale Gebrauchseigenschaften, insbesondere hohes Isoliervermögen sowie hohe Elastizität, Wärmeformbeständigkeit und Schwerentflammbarkeit erhält man bei einem Mischungsverhältnis von 60 zu 40 bis 18 zu 82.

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Dieser Bereich ist daher ganz besonders bevorzugt.

Aus den angeführten Mengenverhältnissen geht hervor, daß für die Herstellung dieses Polymer -Kieselsäuregel-Verbundmaterials das Mengenverhältnis von

Polyisocyanat und AlkaliSilikatlösung nicht kritisch

ist. Dies ist besonders vorteilhaft, da bei der kontinuierlichen Herstellung

über Fördergeräte und Mischkammer nicht auf exakte Dosierung geachtet zu werden braucht. So lassen sich robuste Fördereinrichtungen wie Zahnrad- oder

Exzenter-Schnecken-Pumpen einsetzen.

Die Aktivität der Reaktionsmischung läßt sich durch das Isocyanat-Silikat-Verhältnis sowie durch Mitverwendung von Katalysatoren einstellen.

Produkte mit geringem Silikatgehalt, z.B. zwischen 10und 30 % werden vorzugsweise dann hergestellt, wenn die organischen Polymereigenschaften im Vordergrund stehen und der Silikatanteil beispielsweise zur besseren Bindung von Füllstoffen, insbesondere 'der sogenannten inaktiven Typen, wie· Kreide, Schwerspat, Gips, Anhydrit, Ton, Kaolin benötigt wird.

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Weiterhin kommt der Einsatz geringer Mengen an Silikatlösungen dann in Betracht, wenn ein Isocyanat-Präpolymer mit Wasser zu einem porenfreien homogenen Kunststoff ausgehärtet wefden soll. Da bekanntermaßen die Reaktion von NCO-Gruppen mit Wasser unter C0₂-Entwicklung abläuft, kann sie praktisch nur zur Herstellung von Schaumstoffen ausgenutzt werden. Auch bei Einsatz von Wasserglaslösungen "in übliche Elastomer-Rezepturen läßt sich die Bildung von Poren durch entwickeltes CO₂ nicht vermeiden. Dagegen führt die Umsetzung von Polyisocyanaten mit konzentrierten Alkalisili- ■-■■-- --katlösungen, die gegebenenfalls alkalisiert werden können, zu einem Produkt mit erheblich verminderter Porenbildung und bei aufeinander abgestimmten Mengenverhältnissen, die leicht empirisch ermittelt werden können, zu einem "wasserverlängerten'¹ bzw. "wasservernetzten" völlig blasenfreiem Material. Damit werden hochwertige homogene Polyharnstoffe durch ein einfaches lösungsmittelfreies Direktverfahren zugänglich.

Hoher Silikatgehalt, z.B. 70 - 90 Gew.% ist dann erwünscht, wenn im wesentlichen die Eigenschaften eines anorganischen Silikatkunststoffs gewünscht werden, insbesondere Hochtemperaturbeständigkeit und völlige Unbrennbarkeit. In diesem Fall ist die Punktion des Polyisocyanates auch . die eines nichtflüchtigen Härters,

dessen Reaktionsprodukte ein hochmolekulares Polymer ist, welches die Sprödigkeit des Produkts mindert. Durch die elastifizierende Wirkung sind insbesondere Polyisocyanat-Präpolymeren den üblichen Härtern auf Säurebasis überlegen. Die Härtungszeiten steigen dabei im allgemeinen mit abnehmendem Gehalt an NCO-Gruppen an. Es ist jedoch selbstverständlich auch möglich, Polyisocyanate, insbesondere solche, welche nicht hinreichend härtend wirken, in Kombination mit Säure abspaltenden Härtern einzusetzen. In diesem Fall wirken die Reaktionsprodukte der Polyisocyanate vor allem als elastifizierende Komponente.

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Mischungen aus Polyisocyanaten und wäßrigen Silikatlösungen, welche mehr als 5 0% Wasser enthalten werden vorzugsweise zur Herstellung dünner Schichten, beispielsweise Oberflächenüberzügeaoder Kitten,Verklebungen, Fugendichtungsmassen und insbesondere zur Herstellung von Schaumstoffen angewandt .

Bei der Herstellung von Schaumstoffen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren empfiehlt sich auch bei Verwendung von Kohlendioxyd lieferenden NCO-Präpolymeren, die Mitverwendung von Treibmitteln. Hierbei handelt es sich um inerte Flüssigkeiten des Siedebereichs -25⁰C bis +80⁰C. Bevorzugt liegen die Siedepunkte der Treibmittel zwischen -15⁰C und +40⁰C. Die Treibmittel sind vorzugsweise in der Silikatlösung unlöslich.

Die Treibmittel werden, bezogen auf das Reaktionsgemisch, in Mengen von 0-50 Gew.-#, bevorzugt 2-30 Gew.-.%, eingesetzt.

Als organische Treibmittel kommen z.B. Aceton, Äthylacetat, Methanol, Äthanol, halogensubstituierte Alkane wie Methylen-Chlorid, Chloroform, Äthyliden —Chlorid, Vinylidenchlorid, Monofluortrichlormethan, Chlordifluormethan, Dichlordifluormethan, ferner Butan, Hexan, Heptan oder Diäthyläther infrage. Eine Treibwirkung kann auch durch Zusatz von bei Temperaturen über Raumtemperatur unter Abspaltung von Gasen, beispielsweise von Stickstoff, sich zersetzenden Verbindungen, z.B. Azoverbindungen wie Azoisobuttersäurenitril, erzielt werden. Weitere Beispiele für Treibmittel sowie Einzelheiten über die Verwendung von.Treibmitteln sind im Kunststoff-Handbuch, Band VII, herausgegeben von Vieweg und Höchtlen, Carl-Hanser-Verlag, München 1966, z.B. auf den Seiten 108 und 109, 453 bis 455 und 507 bis 510 beschrieben.

Erfindungsgemäß werden ferner oft Katalysatoren mitverwendet. Als mitzuverwendende Katalysatoren kommen solche der an sich bekannten Art infrage, z.B. tertiäre Amine, wie Triäthylamin, Tributylamin, N-Methyl-morpholin, N-Äthyl-mor-

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pholin, N-Cocomorpholin , N,N,N',N'-Tetramethyl-äthylendiamin, 1,4-Diaza-bicyclo-(2,2,2)-octan, N-Methyl-N'-dimethylaminoäthyl-piperazin, Ν,Ν-Dimethylbenzylamin, BiS-(N,N-diäthylaminoäthyl)-adipat, Ν,Ν-Diäthylbenzylamin, Pentamethyldiäthylentriamin, N^-Dimethylcyclohexylamin, Ν,Ν,Ν',Ν¹-Tetramethyl-1,3-butandiamin, Ν,Ν-Dimethyl-ß-phenyläthylamin, 1,2-Dimethylimidazol, 2-Methylimidazol.

Gegenüber Isocyanatgruppen aktive Wasserstoffatome aufweisende tertiäre Amine sind z.B. Triäthanolamin, Triisopropanolamin, N-Methyl-diäthanolamin, N-A'thyl-diäthanolamin, N,N-Dimethyl-äthanolamin, sowie deren Umsetzungsprodukte mit .Alkylenoxiden, wie' Propylenoxid und/oder Äthylenoxid.

Als Katalysatoren kommen ferner Silaamine mit Kohlenstoff-Silizium-Bindungen, wie sie z.B. in der deutschen Patentschrift 1 229 290 beschrieben sind, in Frage, z.B. 2,2,4-Trimethyl-2-silamorpholin, 1,3-Diäthylaminomethyl-tetramethyl-disiloxan.

Als Katalysatoren kommen auch stickstoffhaltige Basen wie Tetraalkylammoniumhydroxide, ferner Alkalihydroxide wie Natriumhydroxid, Alkaliphenolate wie Natriumphenolat oder Alkalialkoholate wie Natriummethylat in Betracht. Auch Hexahydrotriazine können als Katalysatoren eingesetzt werden.

Erfindungsgemäß können auch organische Metallverbindungen, insbesondere organische Zinnverbindungen,als Katalysatoren verwendet werden.

Als organische Zinnverbindungen kommen vorzugsweise Zinn(II)-salze von Carbonsäuren wie Zinn(II)-acetat, Zinn(Il)-octoat, Zinn(II)-äthylhexoat und Zinn(II)-laurat und die Dialkylzinnsalze von Carbonsäuren, wie z.B. Dibutyl-zinndiacetat, Dibutylzinn-dilaurat, Dibutylzinn-maleat oder Dioctylzinndiacetat in Betracht. ·

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Weitere Vertreter von erfindungsgemäß zu verwendenden Katalysatoren sowie Einzelheiten über die Wirkungsweise der Katalysatoren sind im Kunst st off-Handbuch, Band VII, herausgegeben von- Vieweg und Höchtlen, Carl-Hanser-Verlag, München 1966, z.B. auf den Seiten 96 bis 102 beschrieben.

Die Katalysatoren werden in der Regel in einer Menge zwischen etwa 0,001 und 10 Gew.-^, bezogen auf die Menge an Verbindungen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanaten reaktionsfähigen Wasserstoffatomen von einem Molekulargewicht von 400 bis 10 000, eingesetzt.

Erfindungsgemäß können auch oberflächenaktive Zusatzstoffe (Emulgatoren und Schaumstabilisatoren)mitverwendet werden. Als Emulgatoren kommen z.B. die Natriumsalze von Ricinusölsulfonaten oder auch von Fettsäuren oder Salze von Fettsäuren mit Aminen wie ölsaures Diäthylamin oder stearinsaures Diäthanolamin infrage. Auch Alkali-oder Ammoniumsalze von Sulfonsäuren wie etwa von Dodecylbenzolsulfonsäure oder Dinaphthylmethandisulfonsäure oder auch von Fettsäuren wie Ricinolsäure oder von polymeren Fettsäuren können als oberflächenaktive Zusatzstoffe mitverwendet werden.

Als Schaumstabilisatoren kommen vor allem wasserlösliche Polyäthersiloxane infrage. Diese Verbindungen sind im allgemeinen so aufgebaut, daß ein Copolymerisat aus Äthylenoxid und Propylenoxid mit einem Polydimethylsiloxanrest verbunden ist. Derartige Schaumstabilisatoren sind z.B. in der amerikanischen Patentschrift 2 764 565 beschrieben.

Erfindungsgemäß können ferner auch Reaktionsverzögerer, z.B. sauer/reagierende Stoffe wie Salzsäure oder organische Säurehalogenide, ferner Zellregler der an sich bekannten Art

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wie Paraffine oder Fettalkohole oder Dimethylpolysiloxane sowie Pigmente oder Farbstoffe und Flammschutzmittel der an sich bekannten Art, z.B. Tris-chloräthylphosphat oder Ammoniumphosphat und-Polyphosphat, ferner Stabilisatoren gegen Alterungs- und Witterungseinflüsse, Weichmacher und fungistatisch und bakteriostatisch wirkende Substanzen, Füllstoffe wie Bariumsulfat, Kieselgur, Ruß oder Schlämmkreide mitverwendet werden.

Weitere Beispiele von gegebenenfalls erfindungsgemäß mitzuverwendenden oberflächenaktiven Zusatzstoffen und Schaumstabilisatoren sowie Zellreglern, Reaktionsverzögerern, Stabilisatoren, flammhemmenden Substanzen, Weichmachern, Farbstoffen und.Füllstoffen sowie fungistatisch und bakteriostatisch wirksamen Substanzen sowie Einzelheiten über Yerwendungs- und Wirkungsweise dieser Zusatzmittel sind im Kunststoff-Handbuch, Band VE, herausgegeben von Vieweg und Höchtlen, Carl-Hanser-Verlag, München 1966, z.3. auf den Seiten 103 bis 113 beschrieben.

Von besonderer Bedeutung und damit bevorzugt sind Zusatzmittel, die das Brandverhalten derartiger Kunststoffe noch verbessern, hierbei kommen außer den üblichen Flammschutzmitteln insbesondere halogenitrte Parafiine und anorganische Salze der Phosphorsäure, zur Anwendung.

Die erfindungsgemäße Herstellung der Schaumstoffe geschieht grundsätzlich so, daß man in einer diskontinuierlich oder kontinuierlich arbeitenden Mischvorrichtung die beschriebenen Reaktionskomponenten einstufig oder in mehreren Stufen miteinander vermischt und das entstandene Gemisch zumeist außerhalb der Mischvorrichtung in Formen oder auf geeigneten Unterlagen aufschäumen und erstarren läßt. Hierbei kann die zwischen ca. O⁰C und 200⁰C, bevorzugt zwischen 30⁰C und 1.6O⁰C, liegende

*) Pyrophosphorsäure, Metaphosphorsäure oder Polyphosphor-

säure .

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Reaktionstemperatur entweder so erreicht werden, daß man eine oder mehrere Reaktionskomponenten bereits vor dem Mischprozeß vorwärmt oder die Mischapparatur selbst beheizt oder das hergestellte Reaktionsgemisch nach dem Mischen aufheizt. Selbstverständlich sind auch Kombinationen dieser oder anderer Verfahrensweisen zum Einstellen der Reaktionstemperatur geeignet. In den meisten Fällen entwickelt sich während der Reaktion selbst genügend Wärme, so daß die Reaktionstemperatur nach Beginn der Reaktion bzw. des Auf Schäumens auf Werte über 30 C ansteigen kann.

Die Reaktionskomponenten können aber auch -nach dem an sich bekannten Einstufenverfahren, dem Prepolymerverfahren oder dem Semiprepolymerverfahren zur Umsetzung gebracht, wobei man sich oft maschineller Einrichtungen bedient, z.B. solcher, die in der amerikanischen Patentschrift "2 764 565 beschrieben werden. Einzelheiten über Verarbeitungseinrichtungen, die auch erfindungsgemäß infrage kommen, werden im Kunst st off-Handbuch, Band VI, herausgegeben von Vieweg und Höchtlen, Carl-Hanser-Verlag,-München 1966, z.B. auf den Seiten 121 bis 205 beschrieben.

Besonders hochwertige Kunststoffe werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten, wenn die Aushärtung bei Temperaturen über20 ⁰C, insbesondere 30 - 100⁰C erfolgt. Speziell bei Kombinationen aus Polyisocyanaten mit 10 - 40 % NCO-Gruppen und Alkalisilikatlösungen wird selbst ohne äußere Wärmezufuhr soviel Wärme frei, daß enthaltenes Wasser zu verdampfen beginnt. Im Innern von Schaumstoffblöcken können Temperaturen von über 100⁰C erreicht werden.

Es scheint, daß unter solchen Bedingungen sich besonders ausgeprägte Wechselwirkungen bzw. ein besonders inniger Verbund zwischen anorganischem und organischem Polymer ausbilden, so daß Materialien resultieren, die einerseits liart, andererseits aber hochelastisch und dadurch ganz außerordentlich stoßunempfindlich und bruchstabil sind.

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Sofern die bei der Reaktion zwischen den Komponenten entwickelte Wärmemenge nicht ausreicht, kann die Vermischung ohne weiteres bei höherer Temperatur, z.B. zwischen 40 und 100⁰C vorgenommen werden. In Sonderfällen kann auch oberhalb 100⁰C und bis etwa 150° unter Druck vermischt werden, so daß beim Austritt des Materials Entspannung unter Schaumbildung eintritt.

Selbstverständlich kann zur Schaumstoffherstellung bei er;· höhter Temperatur auch mit höhersiedenden Treibmitteln z.B. ■ Hexan, Dichloräthan, Trichloräthan, Tetrachlorkohlenstoff, Leichtbenzin als Zusatzmittel gearbeitet werden. Jedoch kann auch das in der Mischung enthaltene Wasser die Punktion des Treibmittels übernehmen. Ferner können feine Metallpulver, z.B. Calcium, Magnesium, Aluminium oder Zink durch Wasserstoffentwicklung mit ausreichend alkalischem Wasserglas als Treibmittel dienen, wobei sie gleichzeitig eine härtende, und verstärkende Wirkung ausüben.

Doch können die Schaumstoffe auch unter Zuhilfenahme inerter Gase, insbesondere Luft hergestellt werden. Beispielsweise kann eine der beiden Reaktionskomponenten mit Luft vorgeschäumt und dann mit der anderen vermischt werden. Auch läßt sich die Mischung der Komponenten z.B. mit Hilfe von Preßluft erzielen, so daß unmittelbar ein Schaum gebildet wird, welcher anschließend unter Formgebung aushärtet.

Die Eigenschaften der entstehenden Schaumstoffe z.B. ihre¹ Dichte im feuchtem Zustand, ist bei gegebener Rezeptur von den Einzelheiten des Mischprozesse, z.B Gestalt und Tourenzahl des Rührers, Gestaltung der'Mischkammer usw. sowie von der

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gewählten Reaktionstemperatur beim Einleiten der JTerschäumunff etwas abhängig. Sie kann ungefähr zwischen 0, 005 und 0, 6 g^cm variieren, zumeist erhält man Dichten des feuchten frischen Schaumes zwischen 0,02 und 0,4 g/cm. Die getrockneten Sckäume können geschlossen- oder offenporigen Charakter haben, zumeist sind si· weitgehend offenporig und weisen Dichten zwischen 0,01 und 0,2 g/cm³ auf.

Durch das Verhalten der Reaktionsmischungen ergeben sich für das erfindungsgemäße Verfahren vielfältige Anwendungsmöglichkeiten und dementsprechend Anwendungsgebiete, von denen im folgenden einige beispielhaft skizziert seien. Die Möglichkeit, das in den ausgehärteten Mischungen enthaltene Wasser , entweder als gewünschten Bestandteil im Schaum zu belassen bzw. den Schaum durch geeignete Beschichtung oder Kaschierung gegen Wasseraustritt zu schützen, oder das Wasser durch geeignete Trocknungsverfahren, z.B. Heizschrank, Heißluft, IR-Heizung, Ultraschall oder Hochfrequenzeinwirkung ganz oder teilweise zu entfernen, kann von Fall zu Fall den gewünschten anwendungstechnischen Zielen gemäß gewählt werden.

Das Treibmittel enthaltende Reaktionsgemisch kann z.B. auf gegegebene warme, kalte oder auch IR oder HF bestrahlte Unterlagen aufgestrichen oder nach Passieren der Mischvorrichtung mit Pressluft oder auch nach dem airless-Verfahren auf diese Unterlagen aufgesprüht werden, wo es schäumen und erhärten kann und so eine füllende oder isolierende oder feuchthemmende Beschichtung ergibt. Man kann das schäumende Reaktionsgemisch auch in kalte oder erhitzte Formen pressen, gießen oder spritzgießen und es in diesen Formen, seien es Relief- oder massive

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oder Hohlformen, gegebenenfalls im Schleuderguß "bei Raumtemperatur oder Temperaturen bis 200⁰C, gegebenenfalls unter Druck erhärten lassen. Hierbei ist die Mitverwendung von verstärkenden Elementen, seien es anorganische und/oder organische bzw. metallische Drähte; Fasern, Vliese, Schaumstoffe, Gewebe, Gerüste usw., durchaus möglich. Dies kann zum Beispiel nach dem Fasermatten-Tränkverfahren oder nach Verfahren, bei denen z.B. mittels einer Spritzvorrichtung Reaktionsgemische und Verstärkungsfasern gemeinsam auf die Form aufgebracht werden, erfolgen. Die so zugänglichen Formteile können als Bauelemente z.B. in Form von direkt oder nachträglich durch Laminieren mit Metall, Glas, Kunststoff usw. hergestellten, gegebenenfalls geschäumten, Sandwich-Formteilen verwendet werden, wobei das günstige Brandverhalten in feuchtem oder trockenem Zustand von Vorteil ist. Sie können Jedoch auch als Hohlkörper, z.B. als Behälter für gegebenenfalls feucht oder kühl zu haltende Waren Verwendung finden, als Filtermaterialien oder Austauscher, als Katalysator- oder Wirkstoffträger, als Dekorationselemente, Möbelbestandteile und Hohlraumausfüllungen. Sie können auch als hochbeanspruchbare Schmier- und Kühlmittel oder Träger dafür, z.B. beim Metallstrangpressen verwendet werden. Auch eine Anwendung auf dem Gebiet des Modell- und Formenbaues, sowie der Herstellung von Formen für den Metallguß ist in Betracht zu ziehen.

Eine bevorzugte Arbeitsweise besteht darin, den Verschäumungsprozeß direkt mit der Härtung Hand in Hand gehen zu lassen, indem man z.B. in einer Mischkammer das Reaktionsgemisch herstellt und gleichzeitig das leichtflüchtige Treibmittel hinzudosiert, etwa Dichlordifluormethan, Trichlorfluormethan, Butan, Isobutylen, Vinylchlorid, so daß bei geeigneter Wahl der Gemischtemperatur das aus der Mischkammer austretende Reaktionsgemisch gleichzeitig aufschäumt durch Verdampfen des Treibmittels und härtet durch Einwirkung des Härters, wobei der ent-

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standene Schaum, der gegebenenfalls noch Emulgatoren und Schaumstabilisatoren und sonstige Hilfsmittel enthält, fixiert wird. Weiterhin kann man das zunächst noch dünnflüssige Reaktionsgemisch durch Eintragen von gegebenenfalls unter Druck stehenden Gasen wie Luft, Methan, CF₄, Edelgasen, zu einem Schaum auftreiben, der in die gewünschte Form gebrächt und so ausgehärtet wird. Man kann auch entsprechend vorgehen, indem man zunächst die gegebenenfalls. Schaumstabilisatoren wie Netzmittel, Schaumbildner, Emulgatoren und evtl. noch weitere organische oder anorganische Füllstoffe oder Verdünnungsmittel enthaltende Silikat- bzw. Polyisocyanatlösung durch Begasung in einen Schaum überführt und diesen Schaum dann in einer Mischvorrichtung mit der Gegenkompohente und gegebenenfalls dem Härter vermischt und anschließend aushärten läßt.

Nach einer bevorzugten Arbeitsweise wird eine Lösung des Polyisocyanats in flüssigem Treibmittel mit der

wäßrigen AlkaliSilikatlösung vermischt und so unter Verschäumung ausgehärtet.

Anstelle von Treibmitteln können auch anorganische oder organische feinteilige Hohlkörper wie Blähglas-Hohlperlen aus Kunststoffen, Stroh und ähnlichen zur Herstellung von Schaumstoffen eingesetzt werden.

Die so zugänglichen Schäume können' in getrocknetem oder feuchtem Zustand, gegebenenfalls nach einem Verdichtungs- oder Temperungsprozeß, gegebenenfalls unter Druck, als Isoliermaterialien, Hohlraumaüsfüllungen, Verpackungsstoffe, Baustoffe mit guter Lösungsmittelbeständigkeit und günstigem Brandverhalten verwendet werden. Sie sind auch als Leichtbausteine, in Form von Sandwiches, z.B. mit Metalldeckschichten im Haus-, Fahrzeug- und Flugzeugbau verwendbar.

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Von ganz besonderem Interesse sind die nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren herstellbaren leichten anorganisch-organischen Schaumstoffe mit einer Rohdichte von 10-80 kg/m .

Als Ausgangskomponenten gelangen bevorzugt füllstofffreie Alkali silikat lösungen und Polyisocyanate zum Einsatz, wobei um günstige Brandeigenschaften zu erzielen, die anorganisch-wäßrige Komponente im gewichts-

mäßigen Überschuß eingesetzt wird und zum Erreichen der erwünschten

niederen Rohdichten meistens Treibmittel mitverwendet werden.

In Gegenwart von Katalysatoren und Stabilisatoren lassen sich so mit aus der Polyurethan-Technologie bekannten Schäummaschinen, wie beispielsweise mit Hochdruck-Kolbenpumpenfördertechnik und Vermischung nach dem Gegeninjektionsprinzip in einer Mischkammer oder aber mit Niederdruck-Zahnradpumpenfördertechnik und Rührwerksvermischung, anorganischorganische Schaumstoffe herstellen, die wegen ihrer hervorragenden Brandeigenschaften sowie der guten Wärmedämmeigenschaften besonders als leichte Isoliermaterialien für den Bausektor von Interesse sind. Das ausgezeichnete Brandverhalten kann durch Zusatz von Flammschutzmitteln insbesondere aber durch Mitverwendung anorganisch-wäßriger Salzlösungen oder Suspensionen von z. B. Alkali-, Ammonium- oder Erdalkaliphosphaten, Harnstofflösungen, Phosphorsäure usw. noch weiter verbessert werden, wobei einige der genannten Verbindungen besonders die sauren Phosphate sowie Phosphorsäure selbst zusätzlich die Funktion eines Härters für die gewöhnlich im Überschuß verwendete Alkalisilikatlösung übernehmen können.

Derartige Schaumstoffe lassen sich in Form von kontinuierlicher oder diskontinuierlicher Blockware, nach der Doppeltransportbandtechnik als laminierte oder nicht laminierte Plattenware oder aber auch direkt an der Baustelle mit Hilfe einer der vorgenannten Mischtechniken oder auch beliebigen Primitivmischtechniken herstellen.

*) z.B. Luft, Halogenkohlenwasserstoffe oder gasabspaltende Substanzen z.B. HpOp

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Für den konstruktiven Bereich im Bausektor besonders hochwertige Leichtbaustoffe lassen sich dadurch herstellen, daß man Schüttungen anorganischer Granulate niederer Rohdichte, wie z. B. Blähglas, Blähton, Blähschiefer, Bims usw. mit den o. g. leichten Schaumstoffen durchschäumt.

Hierbei stehen hinsichtlich des Brandverhaltens die anorganischen Eigenschaften im Vordergrund, bezüglich der einfachen Technologie, der guten Wärmeisolierung sowie der Möglichkeit Deckschichten in einem Fertigungs schritt ' direkt mit anzuschäumen,kommen die Eigenschaften der organischen Schaumstoffe auf Isocyanatbasis zum Tragen.

Auf diese Weise lassen sich rationell Wand- und Fassadenelemente herstellen, die aufgrund der geringen organischen Anteile im Gesamtverbund nach DIN 4102 die Brandklasse der nichtbrennbaren Baustoffe (A 2) erreichen.

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Vt

Die Reaktionsgemische können auch in Tropfenform z.B. in Benzin dispergiert oder während eines freien Falles oder ähnlich zum Aufschäumen und Härten gebracht, wobei Schaumperlen entstehen.

Man kann auch in die aufschäumenden Reaktionsgemische, solange sie noch fließfähig sind, organische und/oder anorganische, zum Aufschäumen befähigte oder bereits aufgeschäumte Teilchen, z.B. Blähton, giähglas, Holz, Popkorn, Kork, hohle Perlen aus Kunststoffen z.B. Vinylchloridpolymerisaten, Polyäthylen, Styrolpolymerisaten oder Schaumstoffteilchen aus diesen oder

auch z.B. Polysulfon-, Polyepoxid-, Polyurethan-, Harnstoff-Formaldehyd-, Phenolformaldehyd-, Polyimid-Polymeren einarbeiten bzw. Schüttungen dieser Teilchen von den Reaktionsmischungen durchschäumen lassen, und auf diese Weise Isolierstoffe herstellen, die sich durch ein günstiges Brandverhalten auszeichnen.

Wenn einer·Mischung aus gegebenenfalls anorganische und/oder organische Beimengungen enthaltenden wässrigen Silikatlösungen und den Härtern bei einer vorgegebenen Temperatur das unter diesen Temperaturen zur Verdampfung oder Gasbildung.befähigte Treibmittel, beispielsweise ein (Halogen-)Kohlenwasserstoff gleichzeitig zugesetzt wird, kann die so entstehende zunächst flüssige Mischung nicht nur zur Herstellung von einheitlichen Schaumstoffen oder weitere geschäumte oder ungeschäumte Füllstoffe enthaltenden Schaumstoffen verwendet werden, sondern man kann auch mit ihr vorgegebene Vliese, Gewebe, Gitter, Konstruktionsteile oder sonstige durchlässige Strukturen aus ge*- schäumtem Material durchschäumen, so daß auf diese Weise Verbundschaumstoffe mit speziellen Eigenschaften, z.B. günstigem Brandverhalten zugänglich werden, die evtl. direkt als Konstruktionselement im Bau-, Möbel- oder Fahr- und Flugzeugsektor einsetzbar sind.

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Die erfindungsgemäßen Schaumstoffe können dem Erdboden in Krümelform gegebenenfalls mit Düngemitteln und Pflanzenschutzmitteln angereichert beigemischt werden, um seine agrarische Konsistenz zu verbessern. Hoch wasserhaltige Schäume können als Substrat zur Vermehrung von Keimlingen, Stecklingen und Pflanzen oder Schnittblumen eingesetzt werden. Durch Aussprühen der Mischungen auf, unwegsames oder zu lockergrundiges Gelände, etwa Dünen oder Sümpfen, kann eine wirksame Verfestigung erzielt werden, die nach kurzer Zeit begehbar ist, bzw. einen Erosionsschutz bietet.

Es. ist weiterhin von Interesse, die vorgeschlagenen Reaktionsgemische im Brand- oder Katastrophenfall auf einen zu schützenden Gegenstand aufzusprühen, wobei das enthaltene Wasser auf der Oberfläche des zu schützenden Körpers nicht ablaufen oder vorschnell verdunsten kann, so daß ein besonders wirksamer Brand- bzw. Hitze- oder Strahlungsschutz erzielt wird, weil die gehärtete Mischung, solange sie noch Wasser enthält, sich nicht wesentlich über 10O⁰C erhitzen kann bzw. IR- oder Kernstrahlung absorbiert.

Aufgrund der guten Sprühfähigkeit können die Gemische, indem man sie beispielsweise auf Gewebe, sonstigen Flächen, Gitter oder auch nur auf Wände aufsprüht, wirksame Schutzwände und Schutzschichten im Bergbau im Unglücksfalle oder auch bei der routinemäßigen Arbeit bilden. Hierbei ist von besonderer Bedeutung, daß schon kurzfristig eine Härtung erzielbar ist.

Gleichermaßen können die schäumenden Gemische im Hochbau, im Tiefbau und Straßenbau zur Erstellung von Wänden, Iglus, Abdichtungen, zum Ausfugen, Verputzen, Gründen, Isolieren, Dekorieren, als Beschichtungs-, Estrich- und Belagsmaterial verwendet werden. Ihre Verwendung als Klebstoff oder Mörtel oder Gießmasse gegebenenfalls in gefüllter Form, wobei anorganische oder organische Füllstoffe in Betracht kommen, ist ebenfalls in Betracht zu ziehen.

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Da die gehärteten verfahrensgemäßen Schaumstoffe nach dem Trocknen eine erhebliche Porösität aufweisen können, sind sie als Trockenmittel geeignet, weil sie wiederum Wasser aufnehmen können. Man kann sie jedoch auch mit Wirkstoffen beladen oder als Katalysatorträger oder Filter und Absorbentien verwenden.

Im Reaktionsgemisch gegebenenfalls mitverwendete oder nachträglich eingebrachte Hilfsmittel wie Emulgatoren, Waschrohstoffe, Dispergiermittel, Netzmittel, Duftstoffe, hydrophobierend wirkende Substanzen, gestatten das Eigenschaftsbild der Schaumstoffe in wasserhaltigem oder getrocknetem Zustand wunschgemäß zu modifizieren.

Andererseits können die Schaumstoffe in wasserhaltigem oder getrocknetem oder imprägniertem Zustand nachträglich lackiert, metallisiert,· beschichtet, laminiert, galvanisiert, bedampft, verklebt oder beflockt werden. Die Formkörper können in wasserhaltigem oder getrocknetem Zustand weiter verformt werden, beispielsweise durch Sägen, Fräsen, Bohren, Hobeln, Polieren und sonstige Bearbeitungsverfahren.

Die gegebenenfalls gefüllten Formkörper können durch thermische Nachbehandlung, Oxydationsprozesse, Heißpressen, Sinterungsprozesse oder oberflächliche Schmelz- oder sonstige Verdichtungsprozesse in ihren Eigenschaften weiterhin modifiziert werden.

Als Formmaterial eignen sich anorganische und/oder organische geschäumte oder ungeschäumte Werkstoffe wie Metalle, z.B. Eisen, Nickel, Edelstahl, lackiertes oder z.B. teflonisiertes Aluminium, Porzellan, Glas,· Gips, Zement, Holz, Kunststoffe wie PVC, Polyäthylen, Epoxidharze, Polyurethane, ABS, PoIycarbonat usw. · :

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Die erfindungsgemäß zugänglichen Schäume können oberflächlich oder sofern es sich um weitgehend, durchlässige Gebilde, etwa höhergradig offenporige Schaumstoffe oder poröse Materialien handelt, auch durch Zentrifugieren, Vakuumbehandlung, Durchblasen mit Luft oder Spülen mit das enthaltene Wasser entfernenden (gegebenenfalls erhitzten) Flüssigkeiten oder Gasen wie Methanol, Äthanol, Aceton, Dioxan, Benzol, Chloroform und ähnliche oder Luft, CO₂, Heißdampf- getrocknet werden. In analoger Weise ist auch eine Nachbehandlung der feuchten oder trockenen Formkörper durch Spülen oder Imprägnieren mit wässrigen oder nicht wässrigen sauren, neutralen oder basischen Flüssigkeiten oder Gasen z.B. Salzsäure, Phosphorsäure, Ameisensäure, Essigsäure, Ammoniak, Amine, organische oder anorganische Salzlösungen, Lacklösungen, Lösungen von noch · zu polymerisierenden oder bereits polymer is ierten Monomeren, Farbstofflösungen, Galvanisierungsbädern, Lösungen von Katalysatoren oder Katalysatorvorstufen, Geruchs stoffen in Betracht zu ziehen.

Auch eignen sich die neuen Yerbundkunststoffe als Konstruktionsmaterial, da sie zug- und druckfest, zäh* steif und doch elastisch sind, sowie eine hohe Dauerformbeständigkeit in der Wärme und Schwerentflammbarkeit aufweisen.

Hervorzuheben ist weiterhin das ausgezeichnete Wärmedämm- und Schallabsorptionsvermögen derartiger Schaumstoffe, was zusammen mit der hervorragenden Feuer- und Wärrnebeständigkeit Einsatzmöglichkeiten auf dem Isoliersektor eröffnet.

So lassen sich z.B. hochwertige Leichtbauplatten herstellen, indem entweder kontinuierlich geschäumte Blöcke zu entsprechenden Platten geschnitten bzw. gesägt werden oder indem solche Platten sowie insbesondere kompliziertere Formkörper in Formen geschäumt werden, gegebenenfalls unter Druck. Auch lassen sich durch geeignete Verfahrensweise Formteile mit geschlossener Außenhaut herstellen. '

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Insbesondere eignet sich Jedoch auch das Verfahren der Erfindung zur in situ-Ausschäumung auf der Baustelle. So lassen sich beliebige Hohlformen, wie sie nach der üblichen Methode durch Verschalung gebildet werden, ausgießen bzw. ausschäumen.

Auch können Hohlräume, Fugen, Risse einfach mit dem Reaktionsgemisch gefüllt werden, wobei sich eine sehr feste Haftung zwischen den verbundenen Materialien ergibt, Auch lassen sich isolierende Innenputze einfach durch Aufsprühen herstellen.

In vielen Fällen lassen sich die erhaltenen Materialien anstelle von Holz oder Hartfaserplatten einsetzen. Sie lassen sich sägen, schleifen, hobeln, nageln, bohren, fräsen und ermöglichen so vielseitige Bearbeitungs- und Anwendungsmöglichkeiten.

Leichtschaumstoffe hoher Sprödigkeit, die z.B. bei sehr hohem Gehalt an Silikat oder bei Kombination mit ebenfalls spröden Organopolyineren erhalten werden können, lassen sich durch Zerdrücken in geeigneten Vorrichtungen leicht in staubfeine ; Pulver überführen, die sich als organo-modifizierte Kieselsäurefüllstoffe vielseitig einsetzen lassen. Die Organomodifizierung bedingt gute Oberflächenwechselwirkung mit Polymeren, sowie in manchen Fällen auch eine gewisse oberflächliche Thermoplastizität, die die Herstellung von hochwertigen Preßmassen ermöglicht, wobei durch Zugabe von Vernetzern topochemische Oberflächenreaktionen durchführbar sind.

Für viele Anwendungsgebiete werden den Mischungen aus Polyisocyanaten und Alkalisilikaten zusätzliche Füllstoffe in Form von inerten teilchen- oder pulverförmigem Material einverleibt.

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inerte/

Als Füllstoffe können feste/ anorganische oder organische Substanzen Verwendung finden, die z.B. als Pulver, Granulat, Draht, Fasern, Hanteln, Kristallite, Spiralen, Stäbchen, Perlchen, Hohlperlen, Schaumstoffteilchen, Vliese, Gewebestücke, Gewirke, Bändchen,⁰Folienstückchen usw. vorliegen, beispielsweise Dolomit, Kreide, Tonerde, Asbest, basisch eingestellte Kieselsäuren, Sand, Talkum, Eisenoxid, Aluminiumoxid und -oxidhydrate, Alkalisilikate, Zeolithe, Mischsilikate, Calciumsilikate, Calciumsulfate, Alumosilikate, Basaltwolle oder -pulver, Glasfasern, C-Fasern, Graphit, Ruß, Al-, Fe-, Cu-, Ag-Pulver, Molybdänsulfid, Stahlwolle, Bronze- oder Kupfergewebe, Siliciumpulver, Blähtonteilchen, Glashohlkugeln, Glaspulver, Lava- und Bimsteilchen, Holzspäne,.,Holzmehl, Kork, Baumwolle, Stroh, Popkorn, Koks, Teilchen aus gefüllten oder* ungefüllten, geschäumten oder ungeschäumten, gereckten oder ungereckten organischen Polymeren. Beispielhaft seien aus der Vielzahl der in Betracht kommenden organischen Polymeren einige aufgefährt, wobei diese z.B. als Pulver, Granulat, Schaumstoffteilchen, Perlen, Hohlperlen, schaumfähiges aber noch ungeschäumtes Teilchen, als Faser, Bändchen, Gewebe, Vlies usw. vorliegen können:

Polystyrol, Polyäthylen, Polypropylen, Polyacrylnitril, Polybutadien, Polyisopren, Polytetrafluoräthylen, aliphatische und aromatische Polyester, Melamin-Harnstoff- oder Phenolharze, Polyacetalharze, Polyepoxide, Polyhydantoine, Polyharnstoffe, Polyäther, Polyurethane, Polyimide, Polyamide, Polysulfone, Polycarbonate, selbstverständlich auch beliebige Mischpolymerisate.

Besonders bevorzugte Füllstoffe sind Kreide, Talkum, Dolomit, Ton, . Quarzmehl, hochdisperse Kieselsäure, Glas, Kohlenstoff sowie übliche Kunststoff- und Gummiabfälle.

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Grundsätzlich können die erfindungsgemäßen Verbundstoffe ohne Verlust ihres hochwertigen Eigenschaftsbildes mit beträchtliehen Mengen an/Füllstoffen gefüllt werden, wobei insbesondere Verbundmaterialien mit überwiegendem anorganischen Anteil vorzugsweise mit anorganischen Füllstoffen zu Erzielung eines Verstärkungseffekts und Verbundmaterialien mit überwiegendem Silikatanteil vorzugsweise mit organischen Füllstoffen gefüllt werden.

Produkte mit niedrigem Silikatgehalt eignen sich besonders zur Herstellung rasch erhärtender hochwertiger Oberflächenüberzüge, welche eine hervorragende Haftung und Verschleißfestigkeit aufweisen, sowie zur Herstellung von Elastomeren mit hoher Festigkeit und hohem Modul.

Zur Herstellung von Überflächenüberzügen, Verklebungen, Kitten Zwischenschichten, insbesondere an porösen Materialien ist- alt Einverleibung eines zusätzlichen Härters für die Alkalisilikatlösungen häufig nicht erforderlich, da die in der Luft enthaltene Kohlensäure als Härter ausreicht.

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Für solche Anwendungen werden vorzugsweise Polyisocyanate mit geringem Isocyanatgehalt, z.B. unter 5 % bevorzugt .

Dadurch werden Mischungen hoher Topfzeit erhalten, die auch in dünner Schicht aufgetragen werden können und im Laufe der

Zeit allmählich durchhärten.

Wird im Rahmen des Mischvorgangs des Polyisocyanates und der Silikatlösung nur wenig Härter . CCO₂) frei, so erhält man durch partielle Härtung unter Viskositätserhöhung ein pasten- bzw. teigartiges plastisches und beliebig formbares Material, das formgebend verarbeitet und zu einem späteren Zeitpunkt ausgehärtet werden kann, z.B. durch Trocknen an der Luft oder durch Erhitzen. '

Besonders interessait für die Verarbeitung als Kitt, Spachtelmasse, Fugendichtungsmasse, Mörtel und dergleichen ist eine zwei- oder mehrstufige Härtung, bei der beispielswsise in erster Stufe eine rasche CO«-Abspaltung erfolgt, ( . durch Reaktion von NCO-Gruppen mit Wasser), welche das anorganischorganische Verbundmaterial in eine plastische bzw. thermo·* plastische verarbeitbare Form bringt, worauf in einer zweiten langsamer verlaufenden Härtungsstufe z.B«, durch Hydrolyse eines hoch- oder niedermolekularen Esters die Aushärtung erfolgt.

Auch die Verarbeitung der thermoplastischen Zwischenstufe durch Spritzguß, Extrusion oder im Kneter ist möglich.

In vielen Fällen lassen sich diese Zwischenstufen auch mit Wasser, organischen Lösungsmitteln,· Weichmachern, Streckmitteln, Füllstoffen mischen und dadurch in vielfältiger Weise modifizieren und applizieren«

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Ferner eigen sich die erfindungsgemäßen Materialien als Paserausrüstung la Imprägniermittel, wobei sowohl fertige Mischungen der organischen und der Silikatkomponente Ver-' wendung finden können, als auch eine zweiradige Behandlung möglich ist. Vorzugsweise wird daher die Komponente zuerst appliziert, die die bessere Haftung aufweist, also die RiLyiaocyanat-Komponente auf organisches, die Silikatkomponente auf anorganisches Material.

Weiterhin lassen sich z.B. durch Auspressen der Mischungen aus Düsen oder Schlitzen Pasern und Pollen herstellen, welche z.B. zur Herstellung von synthetischem unbrennbaren Papier oder zur Herstellung von Vliesen verwendet werden können.

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Beispiele:

Verwendete Polyisocyanate:

P 1: Destillat des Phosgenierungsproduktes eines Anilin-Formaldehyd-

Kondensates bestehend aus 90 Gew. -% 4, 4' -Diphenylmethandiisocyanat, 8 Gew. -% 2, 4' -Diphenylmethandiisocyanat sowie 2 Gew. -% 3-kernigen Polyphenyl-polymethylenpolyisocyanaten, Viskosität bei 40 C 7 cP, bei Raumtemperatur teilweise Kristallisation, NCO-Gehalt: 33 Gew. -⁰Jo.

P 2: Vom rohen Phosgenierungsprodukt eines Anilin-Formaldehyd-

Kondensates wird soviel Diisocyanato-diphenylmethan abdestilliert, daß der Destillationsrückstand bei 25 C eine Viskosität von 50 cP aufweist. (2-Kernanteil: 68 Gew. -⁰Jo; 3-Kernanteil: 16 Gew. -%; Anteil an höherkernigen Polyisocyanaten: 16 Gew. -%, NCO-Gehalt: 32 Gew. -%)

P 3: Entsprechend hergestelltes Polyisocyanat mit einer Viskosität von

100 cP bei 25°C (2-Kernanteil: 59, 7 Gew. -%; 3-Kernanteil: 21, 3 Gew. -%; Anteil an höherkernigen Polyisocyanaten: 19, 0 Gew. -%; NCO-Gehalt: 31, 4 Gew. -%).

P 4: Entsprechend hergestelltes Polyisocyanat mit einer Viskosität von

200 cP bei 25°C (2-Kernanteil: 44, 3 Gew. -%; 3-Kernanteil: 23, 5 Gew. -%; Anteil an höherkernigenPolyisocyanaten: 32, 2 Gew. -⁰Jo, NCO-Gehalt: 31, 4 Gew. -%).

P 5: Entsprechend hergestelltes Polyisocyanat mit einer Viskosität bei

25°C von 400 cP. (2-Kernanteil: 45, 1 Gew. -%; 3-Kernanteil: 22, 3 Gew. -%; Anteil an höherkernigen Polyisocyanaten: 32, 6 Gew. -%;" NCO-Gehalt: 31, 0 Gew. -%).

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P 6: Entsprechend hergestelltes Polyisocyanat mit einer Viskosität

bei 25°C von 800 cP. (2-Kernanteil: 40, 6 Gew. -%; 3-Kernanteil: 27, 2 Gew. -%; Anteil an höherkernigen Polyisocyanaten: 32, 2 Gew. -%; NCO-Gehalt: 30, 5 Gew. -%).

P 7: Polyisocyanat P 6 und Polyisocyanat P 8 wurden so abgemischt,

daß daraus ein Polyisocyanat mit einer Viskosität von 1 100 cP bei 25 C resultierte.

P 8: Entsprechend hergestelltes Polyisocyanat mit einer Viskositäc

bei 25°C von 1700 cP. (2-Kernanteil: 40, 3 Gew. -%; 3-Kernanteil: 34, 0 Gew. -°/o; Anteil an höherkernigen Polyisocyanaten: 25, 7 Gew. -%;

NCO-Gehalt: 30, 4 Gew. -%.

P 9: Semi-Präpolymer, hergestellt aus 1000 Gew. -Tlen. Polyisocyanat

P 5 und 15 Gew. -Tlen. Butandiol-1, 4. Viskosität bei 25°C 940 cP, NCO-Gehalt: 28, 2 Gew. -%.

P 10: Semi-Präpolymer, hergestellt aus 1000 Gew. -Tlen. Polyisocyanat

P 5 und 30 Gew. -Tlen. Hexandiol-1, 6. Viskosität bei 25°C 30.000 cP, NCO-Gehalt: 27 Gew.-%.

P 11: Semi-Präpolymer, hergestellt aus 1000 Gew.-Tlen. Polyisocyanat

P 5 und 15 Gew. -Tlen. Hexandiol-1, 6, Viskosität bei 25°C 1400 cF NCO-Gehalt: 28, 6 Gew. -%.

P 12: Semi-Präpolymer, hergestellt aus 1000 Gew. -Tlen. Polyisocyanat

P 5 und 30 Gew. -Tlen. GIy
NCO-Gehalt: 26, 2 Gew. -%.

P 5 und 30 Gew. -Tlen. Glycerin. Viskosität bei 25°C 7500 cP,

P 13: Umsetzungsprodukt von 100 Gew. -Tlen. P 3 mit 1 Gew. -Tl. Wasser.

Viskosität bei 25°C 19 900 cP, NCO-Gehalt: 26, 7 Gew. -%. Le A 16 320 - 40 -

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<4£

P 14: Polyisocyanat P 3 wurde 2 Stunden auf 220 C erhitzt. Es

resultierte ein Polyisocyanat mit einer Viskosität von 1450 cP bei 25°C und einem NCO-Gehalt von 24, 2 Gew. -%.

P 15: Ein Isomerengemisch aus 80 Gew. -% 2, 4-Toluylendüsocyanat

und 20 Gew. -% 2, 6-Toluylendiisocyanat wurde mit Wasser unter Biuretisierungsbedingungen umgesetzt. Viskosität bei 25°C 6500 cP, NCO-Gehalt 32, 5 Gew. -%.

P 16: Fester technischer Destillationsrückstand, wie er bei der

Destillation von technischen Toluylendiisocyanat-Gemischen erhalten wird. NCO-Gehalt: 17 Gew. -%; Monomerengehalt: ca. 10 Gew. -%. Derartige Destillationsrückstände sind beispielsweise nach dem Verfahren der deutschen Patentanmeldung P 2035731 zugänglich.

P 17: Flüssiger technischer Destillationsrückstand wie er bei der

Destillation von 1, 6-Hexamethylendiisocyanat erhalten wird. Viskosität bei 25°C 95 cP, NCO-Gehalt: 35 Gew. -%.

P 18: 2250 Gew. -Tie. P 17 und 250 Gew. -TIe. fein zermahlenes P

wurden zusammen unter Rühren 5 Stunden auf 120 C erhitzt, wobei sich P 16 in P 17 löste. Das resultierende Polyisocyanat P 18 wies eine Viskosität von 800 cP bei 25°C und einen NCO-Gehalt von 31, 9 Gew. -% auf.

P 19: Entsprechend P 18 hergestelltes Polyisocyanat aus 2000 Gew. -Tlen.

P 17 und 500 Gew. -Tlen. F NCO-Gehalt 30, 6 Gew. -%.

P 17 und 500 Gew. -Tlen. P 16. Viskosität: 1800 cP bei 25°C

P 20: Entsprechend P 18 hergestelltes Polyisocyanat aus 1750 Gew. -Tlen.

P 17 und 750 Gew. -Tlen. P 16. Viskosität: 6200 cP bei 25°C

NCO-Gehalt: 29, 2 Gew. -%. Le A 16 320 - 41 -

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Beispiele 1-14 (Tabelle 1)

In einer konstanten Rezeptur, die in der Zusammensetzung der Haupt komponenten wie auch des verwendeten Aktivators dem in der DOS 1 770 384 beschriebenen Beispiel 1 entsprach, wurden Polyisocyanate verschiedener Viskosität und Funktionalität eingesetzt und unter gleichen Bedingungen verarbeitet.
Die Grundrezeptur bestand aus:

250 Gew. -Tlen. Natronwasserglas (48 % Feststoff, Molgewichtsverhältnis Na₂O:SiO =1:2) 1, 5 Gew. -Tlen.Stabilisator (Polyätherpolysiloxan, OS TW I Kompo-

Bayer AG) C nente

4 Gew. -Tlen. Alfinkatalysator (bestehend aus 75 Gew. -% N, N- \

Dimethylaminoäthanol und 25 Gew. -%) Diazabicyclooctan)

100 Gew.- Tlen. Polyisocyanat 25 Gew. -Tlen. Tr i chlor fluor methan

Komponente I und II wurden für sich gut gemischt, danach vereinigt, mit einem Schnellrührer 15 see intensiv gerührt und dann in ein Papierpäckchen ausgegossen, wo das Reaktionsgemisch kurze Zeit später aufzuschäumen begann und unter Wärmeentwicklung zu einem anorganisch-organischen Schaumstoff aushärtete. Die Reaktionszeiten und die physikalischen Eigenschaften der resultierenden Schaumstoffe sind in der folgenden Tpbelle zusammengefaßt. (Beispiele 1-4 stellen Vergleichsbeispiele dar).

Es bedeuten:

t = Rührzeit , Mischzeit der Mischung aus Komponente I und Komponente II

t_ = Liegezeit , Zeitraum von Beginn des Mischens bis zum Beginn des Aufschäumens

t. = Abbindezeit , Zeitraum vom Beginn des Mischens bis zur beginnenden Verfestigung.

tg - Steigzeit , Zeitraum vom Beginn des Mischens bis zur Beendigung des

Auf s chäumvor gan gs.

Raumgewicht und Druckfestigkeit wurden stets einen Tag nach der Herstellung

ermittelt.

Le A 16 320 609839^0378

CD O CD OO Ca> CO

O 00

-J

CD

Tabelle 1:

Beispiel- Nr.	Poly i so- cyanat	Rea 1R	ctions 1L	zeiten	in sec *S	Raumgewicht (kg/m3)	Druckfestig- (kp/cm2)	Allgemeine Beurteilung des resultierenden Schaumstoffes
1	P 1	15	25	-	-	-	-	Schaumgemisch kollabiert nach 40 see
2	P 2	15	20	-	-		-	-"- -"- nach 40 see
3	P 3	15	20	-	-	-	-	-"- -"- nach 45 see
4	P 4	15	20	-	-	-	-	-"- -"- teilweise nach 50 see
5	P 5	15	20	45	70	77	0,50	zäh-spröde, grobporig, unregelmäßig
6	P 6	15	20	40	85	75	0,90	zäh-weich, mittel-grobporig, leicht unregelmäßig ^g.
7	P 7	15	20	45	60	63	1, 00	zäh-weich, mittelporig, regelmäßig
8	P 8	15	20	40	54	69	1,00	zäh-weich, feinporig, regelmäßig
9	P 9	15	20	45	75	63	0,88	zäh, feinporig, regelmäßig
10	P 10	15	20	40	60	66	0, 74	zäh-spröde, mittelporig, leicht unregelmäßig
11	P 11	15	30	70	100	77	0,66	zäh-spröde, grobporig, leicht unregelmäßig
12	P 12	15	25	45	60	93	2, 30	zäh, feinporig, regelmäßig
13	P 13	15	30	45	60	94	1,6	zäh, feinporig, regelmäßig
14	P 14	15	30	50	60	66	1,5	zäh-spröde, feinporig, regelmäßig

K) cn

Wie aus den Beispielen 1-4 der Tabelle hervorgeht, kollabiert das Schaumgemisch, sofern die Viskosität der verwendeten Polyphenyl polymethylen-polyisocyanate unter 400 cP bei 25°C beträgt (P 1-P 4). Die höherviskosen Polyphenyl-polymethylen-polyisocyanate P 5-P 8 liefern anorganisch-organische Schaumstoffe, die bei annähernd gleichem Raumgewicht um so höhere Druckfestigkeiten sowie ein feinporigeres und regelmäßigeres Zellbild zeigen je höherviskos und höherfunktionell das verwendete Polyisocyanat ist.

Der Vorteil der Verwendung höherviskoser Polyisocyanate ( P 6-P 8) zeigt sich deutlich darin, daß diese Polyisocyanate mit etwa gleichem chemischen Aufbau wie das niederviskosere P 5 Schaumstoffe liefern, die bei niedrigerem Raum gewicht bedeutend höhere Druckfestigkeiten aufweisen.

Umsetzungsprodukte von P 5 mit geringen Mengen an niedermolekularen Diolen (P 9 - P 11),bei denen die Viskosität gegenüber P 5 stark vergrößert ist, die Funktionalität jedoch nur unwesentlich höher liegen dürfte, führen zu Schaumstoffen mit verbesserten Eigenschaften, Beispiel 9-11.

Entscheidend verbessert werden die Schaumstoffeigenschaften, wenn als Polyisocyanat ein Semi-Präpolymer (z. B. P 12) verwendet wird, bei dem sowohl Funktionalität wie auch Viskosität erhöht wurden, wie dies in Beispiel 12 der Fall ist.

Beispiele 13 und 14 zeigen, daß ein an und für sich, ungeeignetes, niedrigviskoses Polyisocyanat (P 3) durch einfaches Erhitzen ( P 14) oder durch Umsetzung mit geringen Mengen Wasser (P 13) in ein höherviskoses Polyisocyanat überführt werden kann, aus dem sich unter Beibehaltung der Rezeptur brauchbare anorganische-organische Schaumstoffe herstellen lassen.

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Beispiel 15-23 (Tabelle 2)

200 Gew. -TIe. Natronwasserglas (44 % Feststoff, Molsverhältnis Na₀OtSiO = 1:2)

1, 5 Gew. -TIe. Stabilisator gemäß Beispiel 1-14 2 Gew. -TIe. Aminkatalysator gemäß Beispiel 1-14

100 Gew.-TIe. Polyisocyanat (P 1-P 8; P 14)

5 Gew. -TIe. Diphenylkresylphosphat \ Komponente II

40 Gew. -Tie. Trichlorfluormethan

Die Mischung der Komponenten sowie die Herstellung der Schaumstoffe erfolgte gemäß Beispiel 1-14. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefaßt, die verwendeten Abkürzungen entsprechen denen in Tabelle 1. Auch in dieser Beispielserie zeigt sich eindeutig, daß Polyisocyanate mit einer Viskosität >400 cP bei 25 C entsprechenden niederviskosen Typen überlegen sind. Bei etwa gleichem Raumgewicht der resultierenden anorganisch-organischen Schaumstoffe erhält man Produkte, die mit steigender Viskosität der Ausgangspolyisocyanate höhere Zähigkeit, regelmäßigere und feinere Zellstruktur sowie höhere Druckfestigkeit aufweisen.

(Beispiele 15-18 stellen Vergleichsbeispiele dar).

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CTi

Tabelle 2:

OD O CO CX)

CO ^ I O CO

00

Bei spiel- Nr.	Polyisocyanat	Real in si *R	ction s ζ 5C 1L	eiten	*S	Raumgewicht kg/m3	Druckfestigkeit kp/cm2	Allgemeine Beurteilung des resultierenden Schaum stoffes
15	P 1	15	35	-	-	-	-	Schaumgemisch kollabiert nach 65 see
16	P 2	15	50	-	-	-	-	-"- -"- nach 100 see
17	P 3	15	45	-	-	-	-	-"- -"- nach 110 see
18	P 4	15	45	-	-	-	-	-"- -"- nach 110 see
19	P 5	15	50	120	160	29	0,27	zäh-spröde, grobporig, unregelmäßig
20	P 6	15	40	105	150	29	0,36	zäh, mittelporig, leicht unregelmäßig
21	P 7	15	45	105	145	30	0,34	zäh, mittelporig, regelmäßig
22	P 8	15	40	90	130	28	0,54	zäh, feinporig, regelmäßig
23	P 14	15	65	115	130	35	0,60	zäh-spröde, mittelporig, regelmäßig

in

Gegenüber den in Tabelle 1 aufgeführten Beispielen zeichnen sich die in Tabelle 2 zusammengefaßten Schaumstoffe insbesondere durch höhere Zähigkeit aus. Dies ist - wie in vergleichenden Untersuchungen festgestellt wurde - außer auf die veränderte Zusammensetzung der Hauptkomponenten auf das zusätzlich als Flammschutzmittel mitverwendete D iphenylkr e sylpho sphat zurückz ufuhr en.

Bei Verwendung der Polyisocyanate P 1 - P 4, die eine Viskosität unter 400 cP bei 25 C aufweisen, kollabiert das Schaumgemisch, diese Polyisocyanate sind, obwohl sie eine Funktionalität >2 aufweisen, wegen der niedrigen Viskosität für das erfindungsgemäße Verfahren ungeeignet. Die Polyisocyanate P 5 - P 8, die einen gleichartigen chemischen Aufbau haben und neben einer geringfügig höheren Funktionalität vor allem durch eine Viskosität ^ 400 cP/25 C ausgezeichnet sind, eignen sich zur Herstellung anorganisch-organischer Schaumstoffe. Dabei werden, wie die Beispiele 19 - 22 zeigen, mit zunehmender Viskosität der Polyisocyanate Schaumstoffe mit regelmäßigerer, feinporigerer Zellstruktur sowie bei fast gleichem Raumgewicht stark verbesserten Druckfestigkeiten erhalten. Vergleicht man Beispiel 19 mit Beispiel 22 ist die Druckfestigkeit sogar verdoppelt.

Beisp iel 23 zeigt, daß ein niedrigviskoses, an sich ungeeignetes Polyisocyanat (P 3) sich einfach durch thermische Behandlung in ein höherviskoses, erfindungsgemäß geeignetes Produkt überführen läßt, das sich zu einem brauchbaren Schaumstoff verarbeiten läßt.

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Beispiel 24:

200 Gew. -Tie. Natronwasserglas gemäß Beispiel 1 ,

T Komponente I 2 Gew. -TIe. Alfinkatalysator gemäß Beispiel 1 j

100 Gew. -TIe. Polyisocyanat P 1 Gew. -TIe. Stabilisator (Polyäthätherpolysiloxan

L 5340, Fa. Union Carbide Corp.) Komponente II

10 Gew. -TIe. Diphenylkresylphosphat 40 Gew. -TIe. Trichlorfluormethan

Die	Herstellung des Schaumstoffes	see	erfolgte	gemäß Beispiel 1-14.
V	15	sec
V	30	sec
V	50	sec
V	60

Man erhält einen feinporigen spröden, anorganisch-organischen Schaumkunststoff mit regelmäßiger Zellstruktur, der in frischem Zustand ein Raumgewicht von 33 kg/m aufweist.

Beispiel 25:

400 Gew. -TIe. Natronwasserglas gemäß Beispiel 1

4 Gew. -TIe. Aminkatalysator " "

100 Gew. -TIe. Polyisocyanat P

0, 5 Gew. -TIe. Stabilisator gemäß Beispiel 24 \ Komponente II

40 Gew. -TIe. Trichlorfluormethan J

Die Herstellung des Schaumstoffs	15	see	erfolgte gemäß Beispiel 1-14.
V	45	see
	65	see
V	115	see
V	16 320
Le A	- 46 -

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25121

Man erhält einen harten, anorganisch-organischen Schaumkunststoff mittlerer Porengröße und regelmäßiger Zellstruktur mit einem Raumgewicht von 81 kg/

3

m und einer.Druckfestigkeit von O₅ 6 kp/cm . Aufgrund der hohen anorganischen Anteile zeigt dieser Schaumstoff ein hervorragendes brandwidriges Verhalten und erreicht mühelös die Brandklasse B 1 (schwer entflammbar) nach DIN 4102.

Beispiel 26:

100 Gew. -TIe. Natronwasserglas gemäß Beispiel 1 / _T

2 Gew. -TIe. Aminkatalysator gemäß Beispiel 1 -J

300 Gew. -TIe. Polyisocyanat P

1 Gew. -TIe. Stabilisator gemäß Beispiel 24 f Komponente II

20 Gew. -TIe. Trichlorfluormethan

Die Herstellung des Schaumstoffes erfolgte gemäß Beispiel 1 V

V	60
V	90
y	95

Man erhält einen feinporigen anorganisch-organischen Schaumkunststoff, regelmäßiger Zellstruktur, der direkt nach der Herstellung ein Raumgewicht

3

von 12 kg/m und eine Druckfestigkeit von 0, 2 kp/cm aufweist. Aufgrund

seiner niedrigen Rohdichte ist dieser Schaumstoff besonders als billiger Isolierschaumstoff geeignet.

Beispiel 27:

200 Gew. -TIe. Natronwasserglas gemäß Beispiel 1

2 Gew.-TIe. Aminkatalysator " " * Komponente I

Le A 16 320 - 49 -

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100 Gew. -Tie. Polyisocyanat P 8
0, 5 Gew. -Tie. Stabilisator gemäß Beispiel 24 5 Gew. -TIe. Diphenylkresylphosphat
3 Gew. -TIe. chloriertes Paraffingemisch,

Witaclor 63, Dynamit Nobel AG 40 Gew. -Tie. Tr i chlor fluor methan
100 Gew. -TIe. 40 %ige wäßrige Dikaliumhydrogenphosphat-Lösung

Komponente II

Komponente III

Die Komponenten wurden zunächst für sich gut vorgemischt, danach wurdjen in die mittels eines Schnellrührers intensiv gerührte Komponente II nacheinander Komponente I und Komponente III gegeben. Nach 15 see Rührzeit wurde das Reaktionsgemisch in ein Papierpäckchen ausgegossen, wo es nach 55 see (gerechnet vom Zeitpunkt der Vereinigung der Komponenten) aufzuschäumen begann und nach 135 see (gerechnet vom Zeitpunkt der Vereinigung der Komponenten) zu einem festen, anorganisch-organischen Schaumstoff mit regelmäßiger Zellstruktur und feiner Porengröße erstarrte. Einen Tag nach der Herstellung wurden Raumgewicht und Druckfestigkeit bestimmt.

Raumgewicht: 37 kg/m

2
Druckfestigkeit: 0, 3 kp/cm

Der erhaltene Schaumstoff eignet sich besonders für Isolieranwendungen, bei denen gleichzeitig gutes Brandverhalten verlangt wird. Nach der angegebenen Rezeptur hergestellte Platten bestehen mühelos den Brandschachttest nach DIN 4102 und erreichen damit die Klassifizierung "schwer entflammbar" (B 1).

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- 50 -

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25-1-.21 TO

Beispiele 28-41 (Tabelle 3)

Zusammensetzung, Reaktionszeiten sowie Raumgewicht und Druckfestigkeiten der erhaltenen anorganisch-organischen Schaumstoffe sind in Tabelle 3 zusammengefaßt. Die Herstellung der Schaumstoffe erfolgte gemäß Beispiel 1-14, die gebrauchten Abkürzungen entsprechen denen in Tabelle 1. Alle verwendeten Substanzmengen sind in g angegeben. Man erhält harte anorganisch-organische Schaumstoffe von regelmäßiger Zellstruktur und mittlerer bis grober Porengröße im Raum· ge wichtsbereich von 120-250 kg/m , die aufgrund der hohen Druckfestigkeiten und des guten Brandverhaltens ganz besonders zur Herstellung von leichten, selbsttragenden, vorgefertigten Bauteilen mit-hervoirragender Wärmedämmung geeignet sind.

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—V

ro ο

Tabelle 3:

CD α co oo co co

-JUl O₀^

	Pol} P 5	Komponente	nat P 17	II	— -^	Komponente I	Emul-.. gator	Triäthyl- airun	Reak 1R	tiona *L	zeiten 1A	Raumgewicht kg/m3 3)	Druckfestigkeit kp/cm2 3)
Bei spiel	50	'isocya P 16		P 18	Trichlor- fluor - methan	Natron- wasser- glas gem, Beisp, 1-14	0.2	2,0	20	37	46	-., 130	9,6
28	75	100	-		20	150	0,2	1.5	20	32	48	123	6,8
29	100	75	»	-	20	150	0.2	1,5	20	34	54	125	7,5
30	-	.50	-		20	150	0,2	2.0	20	36	48	194	26, 3
31	-	-	-	150	20	150	0,2	2,0	20	38	65	123	6,6
32	-	50	-	100	30	150	0,2	2,0	20	50	80	173	21,3
33	20	75	-	75	30	150	0,2	5,0	30	42	55	246	38,2
34	20	130	-	-	20	150	0.2	5,0	30	46	60	213	26,0
35		130	150		25	150	0,2	5,0	20	38	55	193	14,5
36	-	-	150		30	150	0,3	5,0	25	40	58	187	17,7
37	-	-	150	-	30	150	0,4	5,0	25	38	57	190	18,9
38	-			-	30	150	0,2	3,0	20	30	40	161	16,2
39	- <			150	25	150	0,2	3.0	20	28	40	154	14,5
40	-	-	-	200	25	150	-	2,0	20	43	75	170	6,3
41	-	1Q0	30	200

D 2) 3)

Emulgator, 50 %ige wäßrige L,ösung des Natriumsalzea eines sulfochlorierten Paraffingemisches, Raumgewicht und Druckfestigkeit wurden 1 Tag nach der Herstellung der Schaumstoffe bestimmt

in

(Mersolat K 30)

Beispiel 42 :

100 g Polyisocyanat P 20 und 200 g Natronwasserglas gemäß Beispiel 1 warden mit 400 g Mikroglaskugeln (Schuttgewicht 1, 6 Kg/l, Hersteller: Fa. Ballotini) 1 Minute mit einem Schnellrxihrer vermischt.. Die gießfähige flüssige Masse wurde in eine 4 cm χ 4 em χ 16 em Metallform gegossen» unter Erwärmung begann einige Minuten später die Verfestigung, bereits mach 2 Stunden Meß sich der Probekörper entformen.. Nach Temperung (3 Stdn« /100 C) war der Formkörper zu einem steinharten» praktisch unbrennbaren,, betonähnlichen Verbundstoff ausgehärtet, der eine Rohdichte von

3 2

162© kg/m und eine Druckfestigkeit von 2TS kp/em ' aufwies.

Beispiel 43:

100 g Polyisocyanat P 20,, 200 g Natronwasserglas gemäß Beispiel 1 und SO g Sägemehl wurden intensiv miteinander vermischt und die spachtelb are Masse inane Metallform (4 cm χ 4 cm χ 16 cm) eingetragen. Nach einer Stunde hatte sich das Gemisch weitgehend verfestigt.» am folgenden Tag war es zu einem steinharten, anorganisch-organischen Verbundstoff mit einer Rohdichte von 130Θ kg/m und einer Druckfestigkeit von 332 kp/em ausgehärtet. Das erhaltene Material zeichnet sich durch ein sehr gutes Brandverhalten aus und kann wie Holz bearbeitet werden.

Beispiel 44:

100 g Polyisoeyanat P 2O)₁ 30Q) g Natronwasserglas und 600 g Bausand (gewaschener Rheinsand,,. 0-3 mm); wurden 1 Minute miteinander verrührt und die Mischung in eine Metallform f 4 cm χ 4 cm χ 16 cm) gegeben. Das Gemisch begann sich 10 Minuten später langsam unter schwacher Erwärmung zu verfestigen und wurde nach einer Liegezeit von 1 Stunde anschließend 3 Stunden bei 100 C ausgehärtet. Der resultierende anorganisch-organische

betonähnliche Verbundstoff wies ein Ratimgewicht von 1680 kg/m und eine

2 2'

Druckfestigkeit von 110 kp/cm sowie eine Biegefestigkeit von SS₁S kp/em

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Beispiel 45:

100 g Polyisocyanat P 20 und 400 g Natronwasserglas gemäß Beispiel 1 wurden zunächst für sich gemischt und dann mit 100 g Vermiculite (Schüttgewicht 150 kg/m ) versetzt. Die Gesamtmischung wurde gut verrührt und das noch fließfähige Gemisch in eine Metallform (4 cm χ 4 cm χ 16 cm) gegeben, wo es sich 40 Minuten später zu verfestigen begann. Nach 24 Stunden Lagerung bei Raumtemperatur wurde der Probekörper 2 Stunden bei 100 C ausgehärtet. Es resultierte ein unbrennbarer, holzartiger, fester, anorganisch-organischer Isolierverbundstoff mit einem Raumgewicht von 750 kg/

3 2

m und einer Druckfestigkeit von 39 kp/cm .

Beispiel 46:

100 g eines im Mittel trifunktionellen, durch Wasserzusatz biuretisierten Polyisocyanates auf Basis Hexamethylendiisocyanat-1, 6 mit einem NCO-Gehalt von 22 Gew. -% und einer Viskosität von 4000 cP bei 25°C wurden mit 300 g Natronwasserglas gemäß Beispiel 1 vermischt und in die Mischung 100 g Vermiculite gemäß Beispiel 45 eingerührt.

Man erhält eine über 5 Stunden verarbeitbare Spachtelmasse, die nach 2 Tagen zu einem harten, holzähnlichen Material mit hervorragend brandwidrigen Eigenschaften ausgehärtet war.

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Claims (1)

1. Patentansprüche:

   2. Verfahren gemäß Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß als Polyisocyanat ein Phosgenierungsprodukt von Anilin/Formaldehyd-Kondensaten eingesetzt wird.

   3. Verfahren gemäß Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß 20-54 %ige wäßrige Silikatlösuneen-verwendet werden, wobei das Gewichtsverhältnis des Polyisocyanats zur wäßrigen Silikatlösung zwischen 70:30 und 20:80 liegt.

   4. Verfahren gemäß Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Silikatlösung Natriumsilikatlösungen mit einem Na₂0/Si0₉-Molverhältnis von im Bereich von 1,6 bis 3,3 verwendet.

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   5. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis ^, dadurch gekennzeichnet, daß man der Reaktionsmischung einen Katalysator oder Beschleuniger zugibt.

   6. Verfahren gemäß Anspruch 5., dadurch gekennzeichnet, daß man als Katalysator ein tertiäres Amin verwendet.

   7. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung unter Schaumstoffbi!dung erfolgt.

   8 . Verfahren gemäß Anspruch 1-7,dadurch gekennzeichnet, daß man der Reaktionsmischung ein Treibmittel zusetzt.

   . Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 8., dadurch gekennzeichnet, daß man der Reaktionsmischung ein Schaumstabilisierungsmittel zusetzt.

   . Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 5 ~, dadurch gekennzeichnet, daß

   man ein Emulgierhilfsmittel mitverwendet.

   . Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 10., dadurch gekennzeichnet, daß in der Reaktionsmischung eine organische polymere Substanz mitverwendet wird.

   . Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 10., dadurch gekennzeichnet, daß inerte anorganisch und/oder organische, teilchen- und/oder faserförmige Materialien mitverwendet werden.

   13. Anorganisch-organische Kunststoffe hoher Festigkeit, Elastizität, Wärmeformbeständigkeit und Schwerentflammbarkeit, bestehend aus einem als kolloides Xerosol vorliegenden, makroskopisch homogenem Verbundmaterial aus hochmolekularem organischem Polyaddukt und hochmolekularem Silikat, erhältlich gemäß Ansprüchen 1 bis 12.

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   14. Anorganisch-organische Schaumkunststoffe mit einem

   Raumgewicht unter 150 kg/m , vorzugsweise 10-80 kg/m gemäß Anspruch 13.

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