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DE3627236A1 - Hydrophile polyurethan-hartschaumstoffe, verfahren zu deren herstellung und deren verwendung - Google Patents

Hydrophile polyurethan-hartschaumstoffe, verfahren zu deren herstellung und deren verwendung

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Publication number
DE3627236A1
DE3627236A1 DE19863627236 DE3627236A DE3627236A1 DE 3627236 A1 DE3627236 A1 DE 3627236A1 DE 19863627236 DE19863627236 DE 19863627236 DE 3627236 A DE3627236 A DE 3627236A DE 3627236 A1 DE3627236 A1 DE 3627236A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
weight
parts
hydroxyl number
mixture
rigid polyurethane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19863627236
Other languages
English (en)
Inventor
Dietrich Dr Scherzer
Matthias Dr Marx
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Priority to DE19863627236 priority Critical patent/DE3627236A1/de
Publication of DE3627236A1 publication Critical patent/DE3627236A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Description

Verfahren zur Herstellung von hydrophilen, überwiegend offenzelligen Polyurethan(PU)-Hartschaumstoffen und deren Verwendung im Gartenbau, beispielsweise als Substrate für die Pflanzenan- und -aufzucht sowie als Blumensteckschaum sind bekannt. Eine Übersicht über PU-Hartschaumstoffe im Gartenbau wird beispielsweise im Kunststoff-Handbuch, Band 7, Polyurethane, 2. Auflage, Seiten 326 ff gegeben (herausgegeben von G. Oertel, Carl Hanser Verlag, München, Wien 1983).
Durch die Verwendung spezieller Ausgangsstoffe, insbesondere modifizierte organische Polyisocyanate, und durch die Entwicklung neuartiger Formulierungen gelang es übewiegend offenzellige PU-Hartschaumstoffe mit Rohdichten kleiner als 25 kg/m3, vorzugsweise von 6 bis 15 kg/m3, herzustellen.
Hydrophile PU-Schaumstoffe der genannten Art werden gemäß DE-A-19 40 182 (US 37 06 678) hergestellt durch Umsetzung von Biuretgruppen aufweisenden Polyisocyanaten mit Gemischen aus 100 Gew.-Teilen Polyoxyethylen-polyolen und/oder Polyoxypropylen-polyolen und 20 bis 100 Gew.-Teilen Wasser. Nach Angaben der DE-A-20 04 518 (GB 13 26 161) wird als zusätzliche Hydroxylverbindung ein mehrfunktionelles aliphatisches und/oder cycloaliphatisches Polyol mit einem Molekulargewicht bis 500 in einer Menge von 5 bis 15 Gew.%, bezogen auf das schaumfähige Reaktionsgemisch, bestehend aus dem Polyolgemisch, Wasser und Polyisocyanat, mitverwendet und das Polyisocyanat in einer solchen Menge eingesetzt, daß der NCO-Index 20 bis 80 beträgt.
Zur Aufbereitung lagerstättenfeuchter organischer Materialien, z. B. vorentwässertem Torf, werden diesen Flocken mit Durchmessern von 0,1 bis 20 mm eines offenzelligen, hydrophilen PU-Schaumstoffes der Dichte 10 bis 50 kg/m3 gemäß der DE-A-20 29 190 einverleibt.
Nach anderen Patentpublikationen werden sogenannte Agrar-Schaumstoffe, z. B. gemäß DE-A-22 27 111 (GB 13 83 184), unter Verwendung von flüssigen, Sulfonsäure- und/oder Sulfonatgruppen aufweisenden aromatischen Polyisocyanatgemischen hergestellt oder es werden nach Angaben der EP-A-1 51 937 NCO-Gruppen aufweisende Prepolymere mit einer Funktionalität 2,1 und einem NCO-Gehalt von 2 bis 12 Gew.% mit Wasser zur Reaktion gebracht.
Nachteilig an den beschriebenen Verfahren sind die damit verbundenen relativ hohen Herstellungskosten. Sofern die hydrophilen PU-Schaumstoffe aus Toluylendiisocyanat-Isomerengemischen hergestellt werden, bedarf die Verfahrensweise wegen des hohen Isocyanatdampfdruckes kostspieliger Vorsichtsmaßnahmen. Aber auch die Verwendung von NCO-Prepolymeren oder Sulfonsäure- und/oder Sulfonatgruppen enthaltender Polyisocyanate erfordert einen erhöhten Kostenaufwand, der die Wettbewerbsfähigkeit mit preisgünstigen Schaumstoffen auf der Grundlage von Phenolharzen beeinträchtigt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, aus preiswerten handelsüblichen Polyisocyanaten und Polyhydroxylverbindungen hydrophile PU-Schaumstoffe herzustellen, die etwa das Dreißigfache ihres Eigengewichts Wasser aufnehmen können und keine toxischen Inhaltsstoffe besitzen.
Diese Aufgabe konnte überraschenderweise gelöst werden durch die Verwendung einer speziellen Mischung aus Polyhydroxylverbindungen auf Ethylenoxid- und Propylenoxidbasis und preisgünstigen Polyisocyanaten auf der Grundlage von Diphenylmethan-diisocyanaten und/oder Polyphenyl-polymethylen- polyisocyanaten.
Gegenstand der Erfindung sind somit hydrophile Polyurethan-Hartschaumstoffe mit einer Dichte von 15 bis 50 kg/m3, erhältlich durch Umsetzung von
  • A) aromatischen Polyisocyanaten mit
  • B) einer Mischung aus höher- und niedermolekularen Polyhydroxylverbindungen und
  • C) Wasser in Gegenwart von
  • D) Katalysatoren und gegebenenfalls
  • E) physikalisch wirkenden Treibmitteln,
  • F) Hilfsmitteln und/oder Zusatzstoffen
und die dadurch gekennzeichnet sind, daß man
  • A) als aromatische Polyisocyanate 4,4′-, 2,4′- und/oder 2,2′-Diphenylmethan- diisocyanat, Polyphenyl-polymethylen-polyisocyanate oder Mischungen aus Diphenylmethan-diisocyanaten und Polyphenyl-polymethylen- polyisocyanaten und
  • B) eine Mischung, die enthält
    • a) 5 bis 20 Gew.-Teile, vorzugsweise 10 bis 20 Gew.-Teile Polyoxyethylen- glykol mit einer Hydroxylzahl von 100 bis 500, vorzugsweise 150 bis 450,
    • b) 10 bis 40 Gew.-Teile, vorzugsweise 15 bis 30 Gew.-Teile mindestens eines tetrafunktionellen oxpropylierten aliphatischen Diamins mit 2 bis 6, vorzugsweise 2 bis 4 Kohlenstoffatomen im Alkylenrest und einer Hydroxylzahl von 500 bis 800, vorzugsweise von 600 bis 800,
    • c) 10 bis 30 Gew.-Teile, vorzugsweise 15 bis 25 Gew.-Teile Diethylenglykol,
    • d) 0 bis 10 Gew.-Teile, vorzugsweise 1 bis 10 Gew.-Teile mindestens einer Pfropf- und/oder Filler-polyether-polyol-Dispersion mit einer Funktionalität von 2 bis 4, vorzugsweise von 2 bis 3 und einer Hydroxylzahl von 15 bis 100, vorzugsweise von 20 bis 50,
    • e) 0 bis 40 Gew.-Teile, vorzugsweise 5 bis 30 Gew.-Teile mindestens eines Polyoxyalkylenether-polyols mit einer Funktionalität von 2 bis 8, vorzugsweise 2 bis 4 und einer Hydroxylzahl von 300 bis 500, vorzugsweise 380 bis 500 und
    • f) 0 bis 30 Gew.-Teile, vorzugsweise 10 bis 20 Gew.-Teile Trimethylolpropan
verwendet und die Komponenten A, B und C in solchen Mengen zur Reaktion bringt, daß der NCO-Index von 30 bis 90, vorzugsweise 40 bis 70 beträgt.
Gegenstand der Erfindung sind ferner ein Verfahren zur Herstellung der hydrophilen Polyurethan-Hartschaumstoffe nach Anspruch 3 und die Verwendung der hydrophilen Polyurethan-Hartschaumstoffe nach den Ansprüchen 7 bis 10.
Die erfindungsgemäßen hydrophilen PU-Hartschaumstoffe, die, wie bereits dargelegt wurde, Dichten von 15 bis 50 kg/m3, vorzugsweise 18 bis 40 kg/m3 besitzen, können kostengünstig nach dem one shot-Verfahren hergestellt werden und sind aufgrund der gut benetzbaren Zellwände aus überwiegend polaren Aufbaukomponenten befähigt, große Wassermengen zu adsorbieren. Die erfindungsgemäßen PU-Hartschaumstoffe sind einerseits spröde genug, um für die Verwendung als Zusatzstoff zur Verbesserung von Erden, Kompost oder anderer Substrate, wie Torf, Sand, Sägemehl u. a., mahlbar und andererseits bei der Herstellung von Blockschaumstoffen zur Verwendung als Blumensteckschaum schneidbar zu sein.
Zu den zur Herstellung der erfindungsgemäßen PU-Hartschaumstoffe geeigneten Ausgangsstoffen ist folgendes auszuführen:
  • A) Als aromatische Polyisocyanate finden zweckmäßigerweise handelsübliche, bei Raumtemperatur vorzugsweise flüssige Polyisocyanate mit NCO-Gehalten von 25 bis 32 Gew.-%, vorzugsweise von 27 bis 31 Gew.-% Verwendung, die hergestellt werden durch Kondensation von Anilin mit Formaldehyd und anschließender Phosgenierung der erhaltenen Kondensationsprodukte. Insbesondere genannt seien 4,4′-, 2,4′- und 2,2′-Diphenylmethan-diisocyanat oder Mischungen aus mindestens zwei der genannten Isomeren, Polyphenyl-polymethylen-polyisocyanate und vorzugsweise Mischungen aus Diphenylmethan-diisocyanaten und Polyphenyl-polymethylen-polyisocyanaten (Roh-MDI).
    Zur besseren Verarbeitung kann es vorteilhaft sein, die bei Raumtemperatur kristallinen Diphenylmethan-diisocyanate, insbesondere 4,4′-Diphenylmethan-diisocyanat, durch partielle Umsetzung mit niedermolekularen Diolen, Triolen oder Polyoxyalkylen-polyolen, z. B. Polyoxyethylen- glykol und/oder Polyoxypropylen-glykol, mit Molekulargewichten bis 1200 und/oder durch partielle Carbodiimidisierung und/oder Isocyanuratisierung zu verflüssigen. Durch die Wahl der Polyisocyanate kann die Farbe der hydrophilen PU-Hartschaumstoffe von naturbeige bei Verwendung von Roh-MDI bis nahezu farblos bei Verwendung von 4,4′-Diphenylmethan-diisocyanat eingestellt werden.
  • B) Die Mischung (B) aus höher- und niedermolekularen Polyhydroxylverbindungen enthält als erfindungswesentliche Aufbaukomponenten Polyoxyethylen- glykole (B, a), mindestens ein Aminogruppen enthaltendes Polyoxypropylen-polyol (B, b) und Diethylenglykol (B, c). Zur Minimierung einer eventuell eintretenden Kernverbrennung bei der Blockschaumherstellung und/oder zur Verbesserung der Zellöffnung werden zweckmäßigerweise Pfropf- und/oder Filler-polyether-polyol-Dispersionen (B, d) oder deren Gemische eingesetzt. Die gegebenenfalls mitverwendbaren di- bis octafunktionellen Polyoxyalkylenether-polyole (B, e) und das Trimethylolpropan (B, f) eignen sich zur Einstellung der Vernetzungsdichte und damit der Härte der erfindungsgemäßen hydrophilen PU-Hartschaumstoffe.
    Als Aufbaukomponenten (B, a), (B, b) und gegebenenfalls (B, d) und (B, e) geeignete Polyoxyalkylenether-polyole, wie Polyoxyethylen-polyole, Polyoxypropylen-polyole und Polyoxypropylen-polyoxyethylen-polyole, werden nach bekannten Verfahren, beispielsweise durch anionische Polymerisation von Alkylenoxiden, vorzugsweise von Ethylenoxid und/oder 1,2-Propylenoxid, in Gegenwart von basischen Katalysatoren, z. B. von Alkalihydroxiden, wie Natrium- oder Kaliumhydroxid, oder Alkalialkoholaten, wie Natriummethylat, Kalium- oder Natriumethylat oder Kaliumisopropylat, und einem Startermolekül oder -gemisch, das 2 bis 8, vorzugsweise 2 bis 4 aktive Wasserstoffatome enthält, hergestellt. Die Alkylenoxide können hierzu einzeln, alternierend nacheinander oder als Mischung verwendet werden.
    Als Startermoleküle kommen beispielsweise in Betracht: Wasser, Ammoniak, Alkylendiamine mit 2 bis 6, vorzugsweise 2 bis 4 Kohlenstoffatomen im Alkylenrest, wie z. B. Diethylen-triamin, Dipropylen- triamin, 1,3-Propylen-, 1,3- bzw. 1,4-Butylen-, 1,5-Pentamethylen-, 1,2-, 1,3-, 1,4-, 1,5- und 1,6-Hexamethylen-diamin und vorzugsweise Ethylen-diamin, Alkanolamine, wie z. B. Ethanolamin, Dialkanolamine, wie z. B. Diethanolamin, N-Alkyldialkanolamine, wie z. B. N-Methyl und N-Ethyldiethanolamin, Trialkanolamine, wie z. B. Triethanolamin und Triisopropanolamin und mehrwertige, beispielsweise 2- bis 8-wertige und vorzugsweise 2- bis 4-wertige Alkohole, wie z. B. Ethandiol, 1,2- und 1,3-Propandiol, Diethylenglykol, Dipropylenglykol, 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, Glycerin, Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Sorbit und Saccharose. Vorzugsweise Anwendung finden als Startermoleküle zur Herstellung der Polyoxyethylen-glykol (B, a) Wasser und Ethandiol, der oxpropylierten aliphatischen Diamine (B, b) Ethylendiamin und der Polyoxyalkylenether-polyole, vorzugsweise Polyoxypropylen-polyoxyethylen-polyole (B, e) Glycerin, Sorbit und Saccharose.
    Die gegebenenfalls erfindungsgemäß mitverwendbaren Pfropf- oder Filler-polyether-polyol-Dispersionen (B, d) oder deren Gemische können nach bekannten Verfahren hergestellt werden. Pfropfpolyether- polyol-Dispersionen werden üblicherweise hergestellt durch in situ Polymerisation von olefinisch ungesättigten Monomeren, vorzugsweise von Styrol, Acrylnitril oder Mischungen aus Styrol und Acrylnitril, in Gegenwart von Polyether-polyolen mit den obengenannten Funktionalitäten und Hydroxylzahlen. Derartige Pfropfpolyether-polyol- Dispersionen werden beispielsweise beschrieben in den Publikationen DE-PS 10 77 430 (GB-PS 9 22 457), DE-PS 11 52 536 (GB-PS 10 40 452), DE-PS 11 52 537 (GB-PS 9 87 618), DE-PS 12 22 669 (US 33 04 273, US 33 83 351 und US 35 23 093) und DE-OS 23 59 617 (US-PS 38 23 201 und USR 29 014).
    Als Filler-polyether-polyol-Dispersionen verwendbar sind beispielsweise Polyharnstoff-polyether-polyol-Dispersionen, die z. B. hergestellt werden durch Polyaddition von niedermolekularen Monoaminen und/oder vorzugsweise niedermolekularen Polyaminen, beispielsweise solchen mit Molekulargewichten von 32 bis 300 an Mono- und/oder vorzugsweise Polyisocyanate in Gegenwart von Lösungs- und/oder Verdünnungsmitteln, wie z. B. Polyether-polyolen, entsprechend den Angaben der DE-AS 12 60 412 (US-PS 33 25 421) und DE-OS 25 13 816 (US-PS 40 42 537). Geeignet sind ferner Polymer-polyether-polyol- Dispersionen, die beispielsweise erhalten werden durch Emulsionspolymerisation von olefinisch ungesättigten Monomeren in wäßrigem Medium, Mischen der Emulsion mit Polyether-polyolen und Entwässern der Polymer- polyether-polyol-Dispersion entsprechend den Angaben der DE-OS 27 40 627 (US-PS 42 51 411) oder durch Zerkleinern unter gleichzeitigem Dispergieren von Polymeren oder von organischen oder anorganischen Füllstoffen in Gegenwart von Polyether-polyolen in situ mit hohen örtlichen Energiedichten, beispielsweise Energiedichten von 36 bis 10 800 MJ/m3, auf Teilchengrößen kleiner als 10 µm entsprechend den Ausführungen in der EP-OS 11 752 (US 43 04 708). Die unter Zusatz von Pfropf- und/oder Filler-polyether-polyol-Dispersionen hergestellten hydrophilen PU-Schaumstoffe sind besonders feinzellig.
  • C) Zu Treibmitteln, welche zur Herstellung der erfindungsgemäßen hydrophilen PU-Schaumstoffe verwendet werden, gehört Wasser, das mit Isocyanatgruppen unter Bildung von Kohlendioxid reagiert. Die Wassermengen, die zweckmäßigerweise eingesetzt werden, betragen 2 bis 7 Gew.%, vorzugsweise 3 bis 6 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung (B).
Zur Herstellung der hydrophilen PU-Schaumstoffe werden die aromatischen Polyisocyanate (A), die Mischung aus höher- und niedermolekularen Polyhydroxylverbindungen (B) und das Wasser (C) in solchen Mengen zur Reaktion gebracht, daß der Isocyanatindex von 30 bis 90, vorzugsweise 40 bis 70 beträgt.
Die erfindungsgemäßen hydrophilen PU-Schaumstoffe werden zweckmäßigerweise in Gegenwart von Polyurethankatalysatoren (D) zur Beschleunigung der Umsetzung zwischen den aromatisch gebundenen Isocyanatgruppen und den alkoholischen Hydroxylgruppen der Verbindungen der Mischung (B) und Wasser (C) hergestellt. Als Polyurethankatalysatoren (D) bewährt haben sich beispielsweise tertiäre Amine, wie Dimethylbenzylamin, N,N,N′,N′- Tetramethyl-di-(aminoethyl)-ether, Bis-(dimethylaminopropyl)-harnstoff, N-Methyl- bzw. N-Ethylmorpholin, Dimethylpiperazin, 2-N,N-Dimethylaminoethyl- piperazin, 1,2-Dimethylimidazol, 1-Aza-bicyclo-(3,3,0)-octan und vorzugsweise Triethylendiamin und N,N-Dimethylcyclohexylamin, Metallsalze, wie Zinndioctoat, Bleioctoat, Zinn-diethylhexoat und vorzugsweise Zinn(II)salze und Dibutylzinndilaurat sowie Mischungen aus tertiären Aminen und organischen Metallsalzen. Die Polyurethankatalysatoren, die einzeln oder als Gemische eingesetzt werden können, kommen vorteilhafterweise in einer Menge von 0,01 bis 4 Gew.%, vorzugsweise 0,03 bis 2 Gew.%, bei Verwendung eines tertiären Amins und/oder 0,01 bis 4 Gew.%, vorzugsweise 0,03 bis 4 Gew.%, bei Verwendung eines Metallsalzes, bezogen auf das Gewicht der Mischung (B), zur Anwendung.
Zur Herstellung der hydrophilen PU-Hartschaumstoffe können als Treibmittel zusätzlich zu Wasser gegebenenfalls noch physikalisch wirkende Treibmittel (E) und Hilfsmittel und/oder Zusatzstoffe (F) eingesetzt werden.
Als physikalisch wirkende Treibmittel kommen niedrig siedende, organische Flüssigkeiten in Betracht, die unter dem Einfluß der exothermen Polyadditionsreaktion verdampfen, zweckmäßigerweise einen Siedepunkt unter 50°C aufweisen und gegenüber den organischen Polyisocyanaten inert sind. Beispiele derartiger, vorzugsweise verwendeter Flüssigkeiten, die auch einer eventuellen Kernverbrennung der Schaumstoffe entgegenwirken, sind halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Methylenchlorid, Dichlordifluormethan, Dichlormonofluormethan, Dichlortetrafluorethan, 1,1,2-Trichlor- 1,2,2-Trifluorethan und vorzugsweise Trichlorfluormethan. Auch Gemische dieser niedrigsiedenden Flüssigkeiten untereinander und/oder mit anderen substituierten oder unsubstituierten Kohlenwasserstoffe können verwendet werden.
Die zweckmäßigste Menge an physikalisch wirkenden Treibmitteln zur Herstellung der Schaumstoffe hängt ab von der Schaumstoffdichte, die man erreichen will, sowie von der eingesetzten Wassermenge. Im allgemeinen liefern Mengen von 1 bis 15 Gew.%, vorzugsweise von 2 bis 6 Gew.%, bezogen auf das Gewicht der Mischung (B) zufriedenstellende Ergebnisse.
Als Hilfsmittel und/oder Zusatzstoffe (F) seien beispielsweise genannt: oberflächenaktive Substanzen, Porenregler, Stabilisatoren, Hydrolyseschutzmittel, fungistatische und/oder bakteriostatisch wirkende Verbindungen, Farbstoffe, Pigmente und Weichmacher.
Als oberflächenaktive Substanzen, welche zur Unterstützung der Homogenisierung der Ausgangsstoffe dienen und gegebenenfalls auch geeignet sind, die Zellstruktur der PU-Hartschaumstoffe zu regulieren, kommen beispielsweise in Betracht: Siloxan-oxalkylen-Mischpolymerisate und andere Organopolysiloxane, oxethylierte Alkylphenole, oxethylierte Fettalkohole, Paraffinöle, Rizinusöl- bzw. Rizinolsäureester und Türkischrotöl. Die oberflächenaktiven Substanzen, die einzeln oder als Gemische angewandt werden können, finden in Mengen von 0 bis 2 Gew.%, vorzugsweise von 0,5 bis 1,5 Gew.%, bezogen auf das Gewicht der Mischung (B) Verwendung.
Nähere Angaben über die obengenannten anderen üblichen Zusatzstoffe und Hilfsmittel sind der Fachliteratur, beispielsweise dem Kunststoff-Handbuch, Band 7, "Polyurethane", 1. Auflage 1966 und 2. Auflage 1983, Carl Hanser Verlag, München, Wien oder der Monographie von J. H. Saunders und K. C. Frisch "High Polymers", Band XVI, Polyurethanes, Teil 1 und 2, Verlag Interscience Publishers 1962 bzw. 1964, zu entnehmen.
Die erfindungsgemäßen hydrophilen PU-Hartschaumstoffe werden zweckmäßigerweise nach dem one shot-Verfahren hergestellt. Hierzu werden die Aufbaukomponenten (A) bis (D) und gegebenenfalls (E) und (F) bei Temperaturen von 0 bis 60°C, vorzugsweise 15 bis 40°C, intensiv gemischt, die Reaktionsmischung wird in ein gegebenenfalls temperiertes Formwerkzeug eingebracht und in dem offenen oder geschlossenen Formwerkzeug aushärten gelassen. Bei Verwendung einer Mischvorrichtung mit mehreren Zulaufdüsen können die Aufbaukomponenten einzeln zugeführt und in der Mischvorrichtung intensiv vermischt werden. Als besonders zweckmäßig hat es sich jedoch erwiesen, nach dem Zweikomponenten-Verfahren zu arbeiten und die Mischung (B), das Wasser (C), den Katalysator (D) sowie gegebenenfalls das physikalisch wirkende Treibmittel (E) und die Hilfsmittel und/oder Zusatzstoffe (F) zu der A-Komponente zu vereinigen und als B-Komponente die aromatischen Polyisocyanate (A) zu verwenden. Vorteilhaft ist hierbei beispielsweise, daß die A- und B-Komponente getrennt beschränkte Zeit gelagert und raumsparend transportiert werden können und vor der PU-Hartschaumherstellung in den erforderlichen Mengenverhältnissen nur noch intensiv gemischt werden müssen.
Besonders bewährt hat sich und daher vorzugsweise verwendet, wird eine A-Komponente, die besteht aus
  • B) einer Mischung, bestehend aus
    • a) 5 bis 20 Gew.Teilen Polyoxyethylen-glykol mit einer Hydroxylzahl von 100 bis 500,
    • b) 10 bis 40 Gew.Teilen mindestens eines tetrafunktionellen oxpropylierten aliphatischen Diamins mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen im Alkylenrest und einer Hydroxylzahl von 500 bis 800,
    • c) 10 bis 30 Gew.Teilen Diethylenglykol
    • d) 0 bis 10 Gew.Teilen mindestens einer Pfropf- und/oder Filler- polyether-polyol-Dispersion mit einer Funktionalität von 2 bis 4 und einer Hydroxylzahl von 15 bis 100,
    • e) 0 bis 40 Gew.Teilen mindestens eines Polyoxyalkylenether-polyols mit einer Funktionalität von 2 bis 8 und einer Hydroxylzahl von 300 bis 500 und
    • f) 0 bis 30 Gew.Teilen Trimethylolpropan,
  • C) 3 bis 7 Gew.Teilen Wasser,
  • D) 0,01 bis 2 Gew.Teilen Katalysator
  • E) 0 bis 6 Gew.Teilen Trichlorfluormethan und
  • F) 0 bis 2 Gew.Teilen einer oberflächenaktiven Substanz.
Die erfindungsgemäßen hydrophilen PU-Hartschaumstoffe sind feinzellig, die Härte kann je nach Wahl der Zusammensetzung der Mischung (B) zwischen zähhart, schneidfähig und sprödhart, mahlfähig variiert werden und das Wasseraufnahmevermögen beträgt bis zum ungefähr Dreißigfachen des Eigengewichts.
Die erfindungsgemäßen hydrophilen PU-Hartschaumstoffe finden vorzugsweise Verwendung als Substrate für die Pflanzenzucht und -anzucht, als Trägermaterial für Biomassen, wie z. B. Enzyme, Bakterien, lebende Zellen und andere Mikroorganismen, als Steckschaum für Schnittblumen und als Reinigungsmittel. Die Produkte sind ferner beispielsweise geeignet als Trägermaterialien für Katalysatoren und Ionenaustauscher und in pulveriger oder flockiger Form, zweckmäßigerweise mit durchschnittlichen Teilchendurchmessern von kleiner als 18 mm, vorzugsweise kleiner als 6 mm, als Zusatzmittel zur Verbesserung von Erden, Torf, Sägemehl, Holzspänen, Kompost, Humus, Sand und anderen Substraten für den Acker-, Wein- und Gartenbau.
Beispiele 1 bis 4 Allgemeine Herstellvorschrift
A-Komponente: Mischung aus
PE 190:,3Polyoxyethylen-glykol der OH-Zahl 190, EPO 770:,3Propoxiliertem Ethylendiamin der OH-Zahl 770, Sucr. 400:,3Polyoxypropylen-polyol mit der OH-Zahl 400, hergestellt unter Verwendung einer Mischung aus Sucrose und Glycerin als Startermolekül, Glyc. 400:,3Mit Glycerin gestartetes Polyoxypropylen-triol der OH-Zahl 400 B 3699:,3Pfropf-polyether-polyol der OH-Zahl 35 (®Bayfit 3699 der Bayer AG) DEG:,3Diethylen-glykol (OH-Zahl 1058) TMP:,3Trimethylol-propan (OH-Zahl 1256) H2O:,3Wasser TB 8408:,3Polyoxyalkylen-polysiloxan (®Tegostab B 8408 der Goldschmidt AG) DMCHA:,3N,N-Dimethylcyclohexylamin und F 11:,3Trichlorfluormethan
B-Komponente: Mischung aus Diphenylmethan-diisocyanaten und Polyphenyl- polymethylen-polyisocyanaten (Roh-MDI) mit einer Viskosität von 500 m.Pas bei 25°C und einem NCO-Gehalt von 31 Gew.%.
Die A- und B-Komponente wurden bei 23°C intensiv gemischt und in einem offenen Karton mit den Abmessungen 30 × 30 × 30 cm aufschäumen gelassen.
Aus dem erhaltenen PU-Hartschaumstoff wurden zur Bestimmung der Wasseraufnahme Prüfwürfel mit der Kantenlänge 5 cm geschnitten.
Die Mengen der verwendeten Ausgangsstoffe, die Startzeit und die am hydrophilen PU-Hartschaumstoffe gemessene Dichte und Wasseraufnahme sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt.
Tabelle

Claims (16)

1. Hydrophile Polyurethan-Hartschaumstoffe mit einer Dichte von 15 bis 50 kg/m3, erhältlich durch Umsetzung von
  • A) aromatischen Polyisocyanaten mit
  • B) einer Mischung aus höher- und niedermolekularen Polyhydroxylverbindungen und
  • C) Wasser
in Gegenwart von
  • D) Katalysatoren und gegebenenfalls
  • E) physikalisch wirkenden Treibmitteln,
  • F) Hilfsmitteln und/oder Zusatzstoffen
dadurch gekennzeichnet, daß man
  • A) als aromatische Polyisocyanate 4,4′-, 2,4′- und/oder 2,2′-Diphenylmethan- diisocyanat, Polyphenyl-polymethylen-polyisocyanate oder Mischungen aus Diphenylmethan-diisocyanaten und Polyphenyl- polymethylen-polyisocyanaten und
  • B) eine Mischung, die enthält
    • a) 5 bis 20 Gew.-Teile Polyoxyethylen-glykol mit einer Hydroxylzahl von 100 bis 500,
    • b) 10 bis 40 Gew.-Teile mindestens eines tetrafunktionellen oxypropylierten aliphatischen Diamins mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen im Alkylenrest und einer Hydroxylzahl von 500 bis 800,
    • c) 10 bis 30 Gew.-Teile Diethylenglykol,
    • d) 0 bis 10 Gew.-Teile mindestens einer Pfropf- und/oder Filler-polyether-polyol-Dispersion mit einer Funktionalität von 2 bis 4 und einer Hydroxylzahl von 15 bis 100,
    • e) 0 bis 40 Gew.-Teile mindestens eines Polyoxyalkylenetherpolyols mit einer Funktionalität von 2 bis 8 und einer Hydroxylzahl von 300 bis 500 und
    • f) 0 bis 30 Gew.-Teile Trimethylolpropan
verwendet und die Komponenten A, B und C in solchen Mengen zur Reaktion bringt, daß der NCO-Index von 30 bis 90 beträgt.
2. Hydrophile Polyurethan-Hartschaumstoffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung (B) besteht aus
  • a) 5 bis 20 Gew.Teilen Polyoxyethylen-glykol mit einer Hydroxylzahl von 100 bis 500,
  • b) 10 bis 40 Gew.-Teilen mindestens eines tetrafunktionellen oxpropylierten aliphatischen Diamins mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen im Alkylenrest und einer Hydroxylzahl von 500 bis 800,
  • c) 10 bis 30 Gew.Teilen Diethylenglykol und
  • d) 1 bis 10 Gew.Teilen mindestens einer Pfropf- und/oder Filler-polyether- polyol-Dispersion mit einer Funktionalität von 2 bis 4 und einer Hydroxylzahl von 15 bis 100
3. Verfahren zur Herstellung von hydrophilen Polyurethan-Hartschaumstoffen durch Umsetzung von
  • A) aromatischen Polyisocyanaten mit
  • B) einer Mischung aus höher- und niedermolekularen Polyhydroxylverbindungen und
  • C) Wasser
in Gegenwart von
  • D) Katalysatoren und gegebenenfalls
  • E) physikalisch wirkenden Treibmitteln,
  • F) Hilfsmitteln und/oder Zusatzstoffen
dadurch gekennzeichnet, daß man
  • A) als aromatische Polyisocyanate 4,4′-, 2,4′- und/oder 2,2′-Diphenylmethan- diisocyanat, Polyphenyl-polymethylen-polyisocyanate oder Mischungen aus Diphenylmethan-diisocyanaten und Polyphenyl-polymethylen- polyisocyanaten und
  • B) eine Mischung, die enthält
    • a) 5 bis 20 Gew.-Teile Polyoxyethylen-glykol mit einer Hydroxylzahl von 100 bis 500,
    • b) 10 bis 40 Gew.-Teile mindestens eines tetrafunktionellen oxpropylierten aliphatischen Diamins mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen im Alkylenrest und einer Hydroxylzahl von 500 bis 800,
    • c) 10 bis 30 Gew.-Teile Diethylenglykol,
    • d) 0 bis 10 Gew.-Teile mindestens einer Pfropf- und/oder Filler-polyether-polyol-Dispersion mit einer Funktionalität von 2 bis 4 und einer Hydroxylzahl von 15 bis 100,
    • e) 0 bis 40 Gew.-Teile mindestens eines Polyoxyalkylenether-polyols mit einer Funktionalität von 2 bis 8 und einer Hydroxylzahl von 300 bis 500 und
    • f) 0 bis 30 Gew.Teile Trimethylolpropan
verwendet und die Komponenten A, B und C in solchen Mengen zur Reaktion bringt, daß der NCO-Index von 30 bis 90 beträgt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyurethan- Hartschaumstoffe eine Dichte von 15 bis 50 kg/m3 besitzen.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung (B) besteht aus
  • a) 5 bis 20 Gew.Teilen Polyoxyethylen-glykol mit einer Hydroxylzahl von 100 bis 500,
  • b) 10 bis 40 Gew.Teilen mindestens eines tetrafunktionellen oxpropylierten aliphatischen Diamins mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen im Alkylenrest und einer Hydroxylzahl von 500 bis 800,
  • c) 10 bis 30 Gew.Teilen Diethylenglykol und
  • d) 1 bis 10 Gew.Teilen mindestens einer Pfropf- und/oder Filler-polyether- polyol-Dispersion mit einer Funktionalität von 2 bis 4 und einer Hydroxylzahl von 15 bis 100
6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung nach dem Zweikomponenten-Verfahren durchführt und die A-Komponente besteht aus
  • B) einer Mischung, bestehend aus
    • a) 5 bis 20 Gew.Teilen Polyoxyethylen-glykol mit einer Hydroxylzahl von 100 bis 500,
    • b) 10 bis 40 Gew.Teilen mindestens eines tetrafunktionellen oxpropylierten aliphatischen Diamins mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen im Alkylenrest und einer Hydroxylzahl von 500 bis 800,
    • c) 10 bis 30 Gew.Teilen Diethylenglykol und
    • d) 0 bis 10 Gew.Teilen mindestens einer Pfropf- und/oder Filler-polyether-polyol-Dispersion mit einer Funktionalität von 2 bis 4 und einer Hydroxylzahl von 15 bis 100
    • e) 0 bis 40 Gew.Teilen mindestens eines Polyoxyalkylenetherpolyols mit einer Funktionalität von 2 bis 8 und einer Hydroxylzahl von 300 bis 500 und
    • f) 0 bis 30 Gew.Teilen Trimethylolpropan
  • C) 3 bis 7 Gew.Teilen Wasser,
  • D) 0,01 bis 2 Gew.Teilen Katalysator,
  • E) 0 bis 6 Gew.Teilen Trichlorfluormethan und
  • F) 0 bis 2 Gew.Teilen einer oberflächenaktiven Substanz.
7. Verwendung von hydrophilen Polyurethan-Hartschaumstoffen nach Anspruch 1 als Substrat für die Pflanzenzucht und -anzucht.
8. Verwendung von hydrophilen Polyurethan-Hartschaumstoffen nach Anspruch 1 als Trägermaterial für Biomassen.
9. Verwendung von hydrophilen Polyurethan-Hartschaumstoffen nach Anspruch 1 als Steckschaum für Schnittblumen.
10. Verwendung von hydrophilen Polyurethan-Hartschaumstoffen nach Anspruch 1 als Reinigungsmittel.
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