DE2512170C3 - Verfahren zur Herstellung von gegebenenfalls schaumförmigem, harten anorganisch-organischem Verbundmaterial - Google Patents

Description

Es ist bekannt, aus Polyisocyanaten und Verbindungen mit aktiven Wasserstoffatomen Polyurethan- bzw. Polyharnstoff-Kunststoffe herzustellen. Die Eigenschaften dieser Polymerenklassc 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 sind sie wenig belastbar und zerbröseln bei Druckeinwirkung.

Es wäre außerordentlich wünschenswert, die guten Eigenschaften der anorganischen und der organischen Kunststoffmaterialien miteinander zu kombinieren und die negativen Eigenschaften beider zu unterdrücken.

Es hat daher auch nicht an Versuchen gefehlt, Korobinationskunststoffe 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.

Es 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.

In der deutschen Offenlegungsschrift 17 70 384 ist vorgeschlagen worden, eine wäßrige Lösung eines AJkalisilikats 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^'ilgemeinen 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 Kohlenstoffatome enthaltea Beispiele für derartige Diisocyanate sind:

p-p'-Diphenylmethandiisocyanat,

Phenylendiisocyanat, Chlorphenylendiisocyanat, Tolylendiisocyanat,

m-Xylylendiisocyanat,

Benzidindiisocyanat, Naphthylendiisocyanat, Tetramethylendiisocyanat, Pentamethylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, Decamethylendiisocyanat und Thiodipropyldiisocyanat

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

NCO (CH₂)..

C H₁(C H₂)^C H(C H₂)^J C O

worin χ + y insgesamt 6 bis 22 ergeben und ζ eine Zahl von 0 bis 2 bedeutet, z. B. Isocyanat-Stearyl-Isocyanat sind ebenfalls geeignet. Von den vorstehend angegebenen Verbindungen erwies sich p-p'-Diphenylmethandiisocyanat bei der praktischen Ausführung am geeignet- sten. Tolylendiisocyanat, beispielsweise das 2,4· und 2,6'lsomere sind ebenfalls leicht erhältlich und für den Gebrauch geeignet«

Gemäß der Lehre dieser Offenlegungsschrift werden als wäßrige AlkaJisilikatlösungen bevorzugt die im

μ Handel befindlichen Natriumsilikatlösungen verwendet Über das Mengenverhältnis von verwendetem Isocyanat zu Alkalisilikat werden folgende Angaben gemacht: »Die relativen Anteile des Alkalisilikats und des Isocyanats können variiert werden, wodurch wie vorstehend geschildert, Produkte mit verschiedenen physikalischen Eigenschaften und wahrscheinlich mit abweichender chemischer Struktur erhalten werden.

fm allgemeinen ist es zweckmäßig und erwünscht, einen Oberschuß des Silikats, d, h, eine größere Menge als die den verwendeten Isocyanat stöchiometrisch äquivalente Menge zu verwenden. Andererseits ist es wichtig, daß keine so geringe Menge an Isocyanat verwendet wird, daß eine nicht ausreichende Umsetzung stattfindet

Beispielsweise kann bei Verwendung von p-p'-Diphenylmethandiisocyanat(das im Handel bei einer Konzentration von etwa 85 bis 90%, berechnet auf ein Molekulargewicht von 250, erhältlich ist), und von Natriumsilikat mit einem Na2O : S1O2-Verhältnis von 2,0 bis 23 das Gewichtsverhältnis von Silikat zu Isocyanat im Bereich von 1 :7,75 bis 3 :1 variieren.«

Die obengenannten 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 Resajtgte 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 Offenlegungsschrift 17 70 384, 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 Primäreraulsionirn etwas feinteiliger und stabiler werden, abmildern, dennoch bleibt das Eigenschaftsbild unbefriedigend; insbf-ondere 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 dem in der deutschen Offenlegungsschrift 22 27 147 erörterten Verfahren 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 Wertniveau erhalten werden.

Einen ähnlichen Effekt erreicht man, wenn die verwendeten Polyisocyanate durch nichtionitch-hydro· phile Gruppen modifiziert werden (vgl. deutsche Offenlegungsschrift 23 25 090).

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 Auslegeschrift 23 10 559 wird ein Schaumbeton auf Basis von Wasserglas, Polyisocyanat und anorganischen wasserbindenden Füllstoffen beschrieben.

Verfährt man gemäß dieser Lehre, so werden zumeist Schaumkunststoffe mit höheren Rohdichten erhalten (> 100 kg/m³), 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 ausschließlich flüssigen

Komponenten zur Verfügung stehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben beschriebenen Nachteile der bekannten Kombinations-Kunststoffe zu vermeiden und darüber hinaus harte anorganisch-organische Verbundmaterialien herzustel len, welche den Vorteil hoher Zähigkeit und Festigkeit besitzen sowie im Falle geschäumter Materialien problemlosere Herstellbarkeit gewährleisten und regelmäßigere Zellstruktur aufweisen. Insbesondere sollen aus leicht zugänglichen Polyiso cyanaten und ohne Mitverwendung wasserbindender Füllstoffe hochwertige anorganisch-organische Leichtschaumverbundmaterialien 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 gegebenenfalls schaumförmigem, har tem anorganisch-organischem Verbundmaterial durch Umsetzung einer wäßrigen Alkalisilikatlösung mit einem organischen Polyisocyanat in Abwesenheit von wasserbindenden anorganischen Fallstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß man als organisches Polyisocyanat ein flüssiges, von hydrophilen Gruppen freies Polyisocyanat mit einer Viskosität von 400cP/25°C bis 10 000cP/25°C und einer mittleren Funktionalität von großer als 2 verwendet

Hinsichtlich des Kriteriums der Viskosität sind alle

Polyisocyanate mit einer Viskosität von mehr als 400 cP/25^o C geeignet

Aus verarbeitungstechnischen Gründen wird allerdings ein Viskositätsbereich von 500—10 000, insbesondere 800—6000 cP/25°C, bevorzugt Sollten die verwen- deten Polyisocyanate höherviskos, harzartig oder gar fest sein, läßt sich die gewünschte Viskosität durch Zusatz inerter organischer Lösungsmittel einstellen. Derartige hochviskose, harzartige oder feste Polyisocyanate sind erfindungsgemäß geeignete Produkte, sofern sie als verdünnte Lösungen eine Viskosität von mehr als 400 cP/25" C aufweisen und die Polyisocyanate komponente 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 Polyphenyl-pölymethylen-polyisocyanate, wie sie durch Anilin· Formaldehyd-Kondensation und anschließende Phosgenierung hergestellt werden,

w Dabei läßt sich die geforderte Viskosität von mehr als 400 cmP/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-Kondensaten hervorragend geeignet. Vertreter dieser Klasse sind beispiels-

weise die Phosgenierungsprodukte von Kondensaten von Anilin und Aldehyden oder Ketonen, wie Acetaldehyd, Propionaldehyd, Butyraldehyd, Aceton und Methylethylketon.

Ferner sind geeignet die Phosgenierungsprodukte von Kondensaten von am Kern alkylsubstituierten Anilinen, insbesondere Toluidenen mit Aldehyden oder Ketonen, wie zum Beispiel Formaldehyd, Acetaldehyd, Butyraldehyd, Aceton, Methylethylketon.

Derartige Polyisocyanate sind für das erfindungsgemäße Verfahren ganz besonders bevorzugt Ihre Funktionalität liegt vorzugsweise zwischen 2,2 und 3. Der 2-KerngehaIt beträgt vorzugsweise weniger als 50%.

Gut geeignet sind weiterhin Lösungen von Rückstandsisocyanaten in monomeren Polyisocyanaten.

Unter Rückstandsisocyanaten sollen insbesondere die hochviskosen, harzartigen oder festen Destillationsrückstände verstanden werden, wie sie beispielsweise bei der technischen Herstellung von Toluylendiisocyanat, Diphenylmethandiisocyanat oder Hexamethyiendiisocy an at anfallen.

Derartige Rückstandsisocyanate, deren mittlere Funktionalität stets > 2, vorzugsweise 2,2—3 ist, können nach Abmischung unter sich, sofern dabei flüssige Produkte resultieren, sowie als Lösung von hochviskosen oder festen Rückständen in inerten organischen Lösungsmitteln verwendet werden.

Eine bevorzugte Arbeitsweise besteht darin, als inerte organische Lösungsmittel solche einzusetzen, die einen Siedepunkt von —25 bis +80⁰C aufweisen und bei der Herstellung von Schaumstoffen gemäß der vorliegenden 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, Allophanatgmppen, Isocyanuratgruppen, Harnstoffgruppen oder Biuretgruppen aufweisende Polyisocyanate.

Für eine derartige Modifizierung geeignete Polyisocyanate sind beispielsweise aliphatische, cycloaliphatische, araliphatisch, aromatische und heterocyclische Polyisocyanate, wie sie z. B. von VV. Siefken in Justus Liebigs Annalen der Chemie,. 562, Seiten 75 bis 136, beschrieben werden, beispielsweise

Äthylendiisocyanat,

1,4-Tetramethylendiisocyanat,

1,6- Hexameth ylendiisocy anat,

1,12'Oodecandiisocyanat,

Cyclobutan-13-diisocyanat,

Cyclohexane^- und -1,4-diisocyanat sowie beliebige Gemische dieser Isomeren,

l-lsocyanato-33^-trimethy)-5-isocyanatomethyl-cyclohexan (DE-AS 12 02 785, amerikanische Patentschrift 34 01 190),

2,4* und 2,6-Hexahydrotohiylendiisocyanat sowie beliebige Gemische dieser Isomeren,

Hexahydro-1,3- und/oder -1,4-phenylendiisocyanat,

Perhydro-2,4'- und/oder -4,4'-diphenylmethandiisocyantil.

1.3- und 1,4-Phenylendiisocyanat,

2.4- und 2,6-Toluyt indiisocyanat

sowie beliebige Gemische dieser Isomeren,

Diphenylmethan-2,4'- und/oder 4,4'-diiso-

cyanat,

Naphthylen-1,5-diisocyanat, TriphenyImethan-4,4',4"-triisocyanat, Polyphenyl-polymethylen-polyisocyanate,

wie sie durch Anilin-Formaldehyd-Kondensation und anschließende Phosgenierung erhalten und z. B. in den britischen Patentschriften 8 74 430 und 8 48 671 beschrieben werden, sowie ίο perchlorierte Arylpolyisocyanate, wie sie z. B. in der deutschen Auslegeschrift 11 57 601 (amerikanische Patentschrift 32 77 138) 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.

Auch monofunktionelle niedernwlekulare Alkohole (vorzugsweise mit 1 — 12 C-Atomen, wie Methanol, Äthanol, n- und iso-PropanoI, Butanol, Hexanol, n-Octylalkohol, Dodecylalkohol), sind als Modifizierungsmittel brauchbar, sofern man die entstehenden Urethisngruppen durch Weiterreaktion mit vorhandenem Isocyanat in Allophanatgmppen überführt und dadurch die Funktionalität des resultierenden modifizierten Polyisocyanats nicht in unerwünschtem Maße herabsetzt

Durch derartige Modifizierungen wird ausgehend von niedrigviskosen Polyisocyanaten die erfindungsgemäß notwendige Viskosität von mehr als 400cP/20°C gewährleistet

Keineswegs sollte jedoch bei Mitverwendung der

J5 genannten Modifizierungsmittel 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.-% (bezogen auf das F'ülyisocyanat) erhält man generell Polyisocyanate, die keine hydrophilen Eigenschaften aufweisen.

Besonders bevorzugt sind Addukte der Polyisocyanate mit sich selbst wie Uretdione, Isocyanurate, Carbodiimide, weiche leicht aus monomeren Polyisocyanaten unter Molekulargewichtserhöhung erhältlich sind und das Kriterium der Mindestviskosität von 400 cP/25° C erfüllen, Im allgemeinen ist es völlig ausreichend, wenn sich

so diese Adduktbildung zu einem geringen Prozentsatz, z. B. 5—30%, bezogen auf die Gesamtmenge, vollzieht, um den gewünschten Viskositätsbereich zu erreichen.

> Inter »von hydrophilen Gruppen freie Polyisocyanate« sind solche Polyisocyanate zu verstehen, welche weder ein ionischss 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 Pol·, carbonatrest enthalten.

Eine Urethan-, Harnstoff, Biuret-, Allophanat-, Ester-, Äther- oder Acetalgruppierung ist jedoch keine hydrophile Gruppe im Sinne dieser Definition.

Für das erfindungsgemäße Verfahren geeignete, wenngleich weniger bevorzugte Polyisocyanate sind die nach dem sogenannten hocyanat-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 Wasserstoffatome aufweisende Verbindungen kommen beispielsweise Alkohole, Glykole oder auch höhermolekulare Polyole. Mercaptane, Carbonsäuren. 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 vergleichbaren 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 Polycarbonsäuren können aliphatischen cycloaliphatischer. 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. Maleinsäureanhyder 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 Natrium- 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 MejO/SiO₂ (Me = Metall) ist nicht kritisch und kann in den üblichen Grenzen schwanken; vorzugsweise beträgt es 4 —0,2, insbesondere 1,5 — 0.3. Spielt der Wassergehalt des durch Umsetzung mit dem Präpolymeren-Ionomer zunächst erhaltenen Kunststoffs eine untergeordnete Rolle, weil er nicht stört oder weil er leicht durch Trocknen entfernt werden kann, so kann unbedenklich neutrales Natriumsilikat eingesetzt werden, von welchem sich 25 — 35gew.-°/oige Lösungen herstellen lassen.

Vorzugsweise werden indessen 32 —54gew.-°/oige Silikatlösungen eingesetzt, die nur bei hinreichender Alkalität die für eine problemlose Verarbeitung erforderliche Viskosität von unter 500 Poise aufweisen.

Auch Ammoniumsilikatlösungen, z. B. Lösungen von Guanidiniumsilikat, können verwendet werden, allerdings sind diese weniger bevorzugt.

Es kann sich um echte oder auch um kolloide Lösungen handeln.

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—7Ogew.-°/oige Lösungen herstellen.

Andererseits werden zur Herstellung offenporiger Leichtschaumstoffe Silikatlösungen mit 20—40gew.-%igem Gehalt bevorzugt, um niedrige Viskositäten, ausreichend lange Reaktionszeiten und niedere Raum-

ölsäure. gegebenenfalls in Mischung mit monomeren Fettsäuren. Terephthalsäuredimethylester. Terephthalsäure-bis-glykolester.

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

Bei der alleinigen Verwendung von Monoalkoholen. wie z. B. Methanol, Äthanol. n-Propanol. n-Butanol ist darauf zu achten. daE entweder Polyisocyanate mit einer Funktionalität >2 verwendet werden, und/oder mit der Präpolymerisierung auch Allophanatisierung. Isocyanuratisierung oder andere die Funktionalität erhöhende Reaktionen ablaufen.

In jedem Falie 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 100 000 cP/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.

Erfindungsgemäß besonders bevorzugte Polyisocyanate sind jedoch die flüssigen Destillationsrückstände Auch bei Einsatz feinteiliger anorganischer Füllstoffe in größeren Mengen sind Silikatlösungen von 20—45%igem Gehalt bevorzugt.

Die Herstellung der anorganisch-organischen Verbundmaterialien gemäß vorliegender Erfindung ist einfach. Es ist lediglich erforderlich, das flüssige Polyisocyanat mit der wäßrigen Alkalisilikatlösung homogen zu vermischen, worauf meist sofort dip Aushärtung der Mischung stattfindet.

Die Mischungen sind typische 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 Silikatlösung ab. Sie betragen zwischen 02 Sekunden und etwa 15 Stunden.

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

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

Die Herstellung der neuartigen Polymer-Kieselsäuregel-Verbundmaterialien kann nach grundsätzlich be-

kannten 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 - 20°C spontan abläuft, sind den Möglichkeiten diskontinuierlicher Herstellung ϊ Grenzen gezogen. Sie kommt praktisch nur für die Herstellung kleinerer Formteile von maximal 10 kg in Betiaoht.

Bevorzugt werden die Komponenten nach der zur Herstellung von Polyurethanschaumstoffen üblichen in Technologie kontinuierlich in einer Mischung niedriger Verweilzeit gemischt und anschließend unter Formgebung ausgehärtet. Hierzu wird die flüssige oder pastenförmige Mischung beispielsweise in Formen gegossen, auf Oberflächen aufgetragen oder in Vertie- r> fungen, Fugen, Spalten und dergleichen gefüllt.

Bei der Vermischung kann das Verhältnis zwischen Polyisocyanat und Alkalisilikaten in weiten Grenzen schwanken, z.B. zwischen 9ö zu iö bis iO zu w. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis zwischen Polyiso- 2< > cyanat 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 ?ϊ zu 82.

Dieser Bereich ist daher ganz besonders bevorzugt.

Aus den angeführten Mengenverhältnissen geht hervor, daß für die Herstellung dieses Polymer-Kieselsäuregel-Verbundmaterials das Mengenverhältnis von sn Pol/isocyanat 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 r» 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 10 und 30%. werden vorzugsweise dann hergestellt,

dergrund stehen und der Silikatanteil beispielsweise zur besseren Bindung von Füllstoffen, insbesondere der sogenannten inaktiven Typen, wie Kreide. Schwerspat, 4i Gips, Anhydrit, Ton, Kaolin benötigt wird.

Weiterhin kommt der Einsatz geringer Mengen an Silikatlösungen dann in Betracht, wenn ein Isocyanat-Präpolymeres mit Wasser zu einem porenfreien homogenen Kunststoff ausgehärtet werden soll. in

Da bekanntermaßen die Reaktion von NCO-Gruppen mit Wasser unter CO2- 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 Alkalisilikatlösungen, die gegebenenfalls alkalisiert werden können, zu einem Produkt μ mit erheblich verminderter Porenbildung und bei aufeinander abgestimmten Mengenverhältnissen, die leicht empirisch ermittelt werden können, zu einem »wasserverlängerten« bzw. »wasservernetzten« völlig blasenfreien 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 Funktion des Polyisocyanates auch die eines nichtflüchtigen Härters, dessen Reaktionsprodukte hochmolekulare Polymere sind, die die Sprödigkeit der Produkte mindern.

Durch die elastifizierende Wirkung sind insbesondere Polyisocyanat·Präpolymere 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.

Mischungen aus Polyisocyanaten und wäßrigen Silikatlösungen, die mehr als 50% Wasser enthalten, werden vorzugsweise zur Herstellung dünner Schichten, beispielsweise Oberflächenüberzügen oder 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 liefernden NCO-Präpolymeren, die Mitverwendung von Treibmitteln.

Hierbei handelt es sich um inerte Flüssigkeiten des Siedebereichs -25°C bis +8O⁰C. Bevorzugt liegen die Siedepunkte der Treibmittel zwischen -I5°C und + 40°C. 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, halogensubstituiertc Alkane wie Methylenchlorid. Chloroform, Äthyliden-

Chlordifluormethan, Dichlordifluormethan, ferner Butan, Hexan, Heptan oder Diäthyläther in Frage.

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 Visweg und Höchtlcn, Carl-Hanser-Verlag, München 1966, z. B. auf den Seiten 108 und 109, 453 bis 455 und 507 bis 510 beschrieben.

Es werden ferner oft Katalysatoren mitverwendet Als mitzuverwendende Katalysatoren kommen solche der an sich bekannten Art in Frage, z. B. tertiäre Amine, wie

Triethylamin, Tributylamin,
N-Methyl-morpholin, N-Äthyl-morpholin,
N-Cocomorpholin,

Ν,Ν,Ν',Ν'-Tetramethyl-äthylendiamin,
1,4-Diaza-bicyclo-(2^2)-octan,
N-Methyl-N'-dimethylaminoäthyl-piperazin,
Ν,Ν-Diinethylbenzylamin,
Bis-(N,N-diäthyIaminoäthyl)-adipat

Il

N.N-Diäthylbenzylamin,

Pentamethyldiäthylentriamin,

N.N-Dimethylcyclohexylamin,

N,N.N',N'-Tetramethyl-1,3-butandiamin,

N₁N- Dimethyl-jJ-phenylathylamin,

1.2-Dimethylimidazol, 2-Methylimidazol.

Gegenüber Isocysjiatgruppen aktive Wasserstoffatome flufweisende tertiäre Amine sind z. B.

Triüthanolamin,

Triisopropanolamin,

NMethyl-diäthanolamin,

N-Äthyl-diäthanolamin,

Ν,Ν-Dimethyl-äthanolamin,

sowie deren Umsetzungsprodukte mit Alkylenoxiden, wie Propylenoxid und/oder Äthylenoxid.

Ais Katalysatoren kommen ferner Siiaamine mit Kohlenstoff-Silicium-Bindungen, wie sie z. B. in der deutschen Patentschrift 12 29 290 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.

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

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

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Copolymerisat aus /V.hylenoxid und Propylenoxid mit einem Polydimethylsiloxanrest verbunden ist. Derartige Schaumstabilisatoren sind z. B. in der amerikanischen Patentschrift 27 64 565 beschrieben.

Es können ferner auch Reaktionsverzögerer, z. B. sauer reagierende Stoffe wie Salzsäure oder organische Säurehalogenide, ferner Zellregler der an sich bekannten Art 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 Stabilisiilnren gegen Alterungs- und Witterungseinflüsse, Weichmacher und fungistatischer und bakteriostatisch wirkende Substanzen. Füllstoffe wie Bariumsulfat. Kieselgur, Ruß oder Schlämmkreise mitverwendet werden.

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

Von besonderer Bedeutung und damit bevorzugt sind Zusatzmittel, die das Brandverhalten derartiger Künststoffe noch verbessern, hierbei kommen außer den üblichen Flammschutzmitteln insbesondere halogenierte Paraffine und anorganische Salze der Phosphorsäure, Pyrophosphorsäure, Metaphosphorsäure oder Polyphosphorsäure zur Anwendung.

Die 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 Unte. lagen

ren sowie Einzelheiten über die Wirkungsweise der Katalysatoren sind im Kunststoff-Handbuch, Band ViI, herausgegeben von Viewegund 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

Ferner können 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 Diethylamin oder stearinsaures Diethanolamin in Frage. Auch Alkali- oder Ammoniumsalze von Sulfonsäuren wie etwa von Dodecyfbenzolsulfonsäure oder Dinaphthylmethandisulfonsäure oder auch von Fettsäuren wie Ricinolsäure oder von polymeren Fettsäuren können als oberflächenaktive Zusatzstoffe mitverwendet werden.

Als Schaumstabilisatoren kommen vor allem wasserlösliche Polyethersiloxane in Frage. Diese Verbindungen sind irr¹· allgemeinen *o aufgebaut, daß ein Hierbei kann die zwischen ca. 0⁰C und 200^CC, bevorzugt zwischen 30° C und 160⁰C, liegende 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 Aufschäumens auf Werte über 30" C ansteigen kann.

Die Reaktionskomponenten können aber auch nach dem an sich bekannten Einstufenverfahren, dem Präpolymerverfahren oder dem Semipräpolymerverfahren zur Umsetzung gebracht, wobei man sich oft maschineller Einrichtungen bedient, z. B. solcher, die in der amerikanischen Patentschrift 27 64 565 beschrieben werden. Einzelheiten über Verarbeitungseinrichtungen, die auch hier in Frage kommen, werden im Kunststoff-Handbuch, Band VI₁ herausgegeben von Vieweg und

es HöcLtlen. 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 über 20° C, insbesondere 30—100⁰C erfolgt. Speziell bei Kombinationer; aus Polyisocyanaten mit 10—40% NCO-Gruppen und Alkalisilikatlösungen wird selbst ohne äußere Wärmezufuhr so viel Wärme frei, daß enthaltenes Wasser zu verdampfen beginnt. Im Innern von Schaumstoffblökken können Temperaturen von über 100° C erreicht werden.

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

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 10O⁰C vorgenommen werden. In Sonderfällen kann auch oberhalb lOOT und bis etwa 150⁰C unter Druck vermischt werden, so daß beim Austritt des Materials Entspannung unter Schaumbildungeintritt.

Selbstverständlich kann zur Schaumstoffherstellung bei erhöhter Temperatur auch mit höhersiedenden Treibmitteln z. B. Hexan, Dichloräthan. Trichloräthan. Tetrachlorkohlenstoff, Leichtbenzin als Zusatzmittel gearbeitet werden.

Jedoch kann auch das in Cer Mischung enthaltene Wasser die Funktion 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.

anschließend unter Formgebung aushärtet.

Die Eigenschaften der entstehenden Schaumstoffe z. B. ihre Dichte im feuchten Zustand, ist bei gegebener Rezeptur von den Einzelheiten des Mischprozesses, z. B. Gestalt und Tourenzahl des Rührers, Gestaltung der Mischkammer usw, sowie von der gewählten Reaktionstemperatur beim Einleiten der Verschäumung abhängig. Sie kann ungefähr zwischen 0,005 und 0,6 g/cm³ variieren, zumeist erhält man Dichten des feuchten frischen Schaumes zwischen 0,02 und 0,4 g/cm³. Die getrockneten Schäume können geschlossen- oder offenporigen Charakter haben, zumeist sind sie 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 gegebene warme, kalte oder aucii IK oder HF bestrahlte Unterlagen aufgcMrichen oder nach Passieren der Mischvorrichtung mit Preßluft oder auch nach dem airless-Verfahren auf diese Unterlagen aufgesprül' werden, wo es schäumen und erhärten kann und so eine in 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 Reliefr> oder massive 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 in bzw. metallische Drähte, Fasern, Vliese, Schaumstoffe, Gewebe, Gerüste usw., durchaus möglich.

Dies kann z. B. nach dem Fasermatten-Tränkverfahren oder nach Verfahren, bei denen z. B. mittels einer Spritzvorrichtung Reaktionsgemische und Verstärr. kungsfasern 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. hergestelljn ten, 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 r> haltende Waren Verwendung finden, als Filtermaterialien oder Austauscher, als Katalysator- oder Wirkstoffträger, als Dekorationselemente, Möbelbestandteile und Hohlraumausfüllungen.

Sie können auch als i.ochbeanspruchbare Schmier- und Kühlmittel oder Träger dafür, z. B. beim Metallstrangpressen verwendet werden. Auch eine Anwenuüüg äüi UCiVi \_iCL;iCi uc3 iviuucit- uiiu rui llictiuuuc^, sowie der Herstellung von Formen für den Me'^llgußist 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,

so 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 entstandene 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, GF₊, Edelgasen, zu einem Schaum auftreiben, der in die gewünschte Form gebracht 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 über-

führt und diesen Schaum dann in einer Mischvorrichtung mit der Gegenkomponente und gegebenenfalls dem Härter vermischt und anschließend aushärten läßt

Nach einer bevorzugten Arbeitsweise wird eine Lösung des Poiyisocyar.ats in flüssigem Treibmittel mit der wäßrigen Alkalisilikatlösung vermischt und so unter Verschäumung ausgehärtet

An Stelle von Treibmitteln können auch anorganische oder organische feinteilige Hohlkörper wie Blähglas-¹I fohlperlen 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, Hohlraumausfüllungen, 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.

Von ganz besonderem Interesse sind die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren leichten anorganisch-organischen Schaumstoffe mit einer Rohdichte von 10—80 kg/m³.

Als Ausgangskomponenten gelangen bevorzugt füllstoffreie Alkalisilikatlösungen und Polyisocyanate zum Einsatz wobei, um günstige Brandeigenschaften zu erzielen, die anorganisch-wäßrige Komponente im gewichtsmäßigen Oberschuß eingesetzt wird und zum Erreichen der erwünschten niederen Rohdichten meistens Treibmittel z. B. Luft, Halogenkohlenwasserstoffe oder gasabspaltende Substanzen z. B. H₂O₂, 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, anorganisch-organische 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-, Ammoniumoder Erdalkaliphosphaten, Harnstofflösungen, Phosphorsäure usw. noch weiter verbessert werden, wobei einige der genannten Verbindungen, besonders die sauren Phosphate sowie Phosphorsaure 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 Doppeltransportbandtechflik ais laminierte oder nicht laminierte Plattenware oder aber auch direkt an der Baustelle mit Hilfe einer der vorgenannten Mischtechniken oder auch beliebigen Primitivmischtechniken herstellen. '

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 obengenannten leichter Schaumstoffen durchschäumt

Hierbei stehen hinsichtlich des Brandverhaltens dif anorganischen Eigenschaften im Vordergrund, bezug

s lieh der einfachen Technologie, der guten Wärmeisolie rung sowie der Möglichkeit Deckschichten in einen Fertigungsschritt direkt mit anzuschäumen, kommen dl Eigenschaften der organischen Schaumstoffe auf Iso cyanatbasis zum Tragen.

in Auf diese Weise lassen sich rationell Wand- unc Fassedenelemente herstellen, die auf Grund de geringen organischen Anteile im Gesamtverbund nacl DIN 4102 die Brandklasse der nichtbrennbarer Baustoffe (A 2) erreichen.

Die Reaktionsgemische können auch in Tropfenforn

z. B. in Benzin dispergiert oder während eines freier

Falles oder ähnlich zum Aufschäumen und Härtei

gebracht werden, wobei Schaumperlen entstehen.

Man kann auch in die aufschäumenden Reaktionsge

mische, solange sie noch fließfähig sind, organisch und/oder anorganische, zum Aufschäumen befähigte oder bereits aufgeschäumte Teilchen, z. B. Blähton Blähglas, Holz, Popkorn, Kork, hohle Perlen au: Kunststoffen z. B. Vinylchloridpolymerisaten, Polyäthy len, Styrolpolymerisaten oder Schaumstoffteilchen au: diesen oder auch z. B. Polysulfon-, Polyepoxide Polyure than-, Harnstoff-Formaldehyd-, Phenolformaldehyd Polyimid-Polymeren einarbeiten bzw. Schüttunger dieser Teilchen von den Reaktionsmischungen durch schäumen lassen, und auf diese Weise Isolierstoff« herstellen, die sich durch ein günstiges Brandverhaltei auszeichnen.

Wenn einer Mischung aus gegebenenfalls anorgani sehe und/oder organische Beimengungen enthaltende wäßrigen Silikatlösungen und den Härtern bei eine vorgegebenen Temperatur das unter diesen Temperatu ren zur Verdampfung oder Gasbildung befähigt Treibmittel, beispielsweise ein (Halogen-)Kohlenwas serstoff gleichzeitig zugesetzt wird, kann die s entstehende zunächst flüssige Mischung nicht nur zui Herstellung von einheitlichen Schaumstoffen odei weitere geschäumte oder ungeschäumte Füllstoff« enthaltenden Schaumstoffen verwendet werden, son dem man kann auch mit ihr vorgegebene Vliese Gewebe, Gitter, Konstruktionsteile oder sonstigt durchlässige Strukturen aus geschäumtem Materia durchschäumen, so daß auf diese Weise Verbund schaumstoffe mit speziellen Eigenschaften, z. B. gtinsti gern Brandverhalten zugänglich werden, die eventuel direkt als Konstruktionselement im Bau-, Möbel· odei Fahr· und Flugzeugsektor einsetzbar sind.

Die erfindungsgemäß hergestellten Schaumstoffi können dem Erdboden in Krümelform gegebenenfaili mit Düngemitteln und Pflanzenschutzmitteln angerei chert beigemischt werden, um seine agrarische Konsi stenz zu verbessern.

Hoch wasserhaltige Schäume können als Substrat zu Vermehrung von Keimlingen, Stecklingen und Pflanze oder Schnittblumen eingesetzt werden.

Durch Aussprühen der Mischungen auf unwegsame! oder zu lockergrundiges Gelände, etwa Dünen ode Sümpfen, kann eine wirksame Verfestigung erziel werden, die nach kurzer Zeit begehbar ist, bzw. eine Erosionsschutz bietet.

Es ist weiterhin von Interesse, die vorgeschlagene Reaktionsgemische im Brand- oder Katastrophenfa auf einen zu schützenden Gegenstand aufzusprühen wobei das enthaltene Wasser auf der Oberfläche des ζ

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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 100° C erhitzen kann bzw. IR- oder Kernstrahlung absorbiert

Auf Grund 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 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 Beiagsmaterial 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.

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 wunschgemaß 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 so 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 und Polycarbonat.

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 μ 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. f»

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 polymerisierten Monomeren, Farbstofflösungen, Galvanisierungsbädern, Lösungen von Katalysatoren oder Katalysatorvorstufen, Geruchsstoffen in Betracht zu ziehen.

Auch eignen sich die neuen Verbundkunststoffe 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 Schallabsorptionsvermöger. derartiger Schaumstoffe, was zusammen mit der hervorragenden Feuer- und Wärmebeständigkeit 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.

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 an Stelle 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 Organopolymeren erhalten werden können, lassen sich durch Zerdrücken in geeigneten Vorrichtungen leicht in staubfeine Pulver Oberführen, die sich als organo-modifizierte Kieselsäurefüllstoffe vielseitig einsetzen lassen. Die Organomodifizierung bedingt gute Oberflächenwechselwirkung mit Polyme» ren, 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.

Als Füllstoffe können feste inerte 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, Folienstückchen usw. vorliegen, beispielsweise Dolomit, Kreide, Tonerde, Asbest, basisch eingestellte Kieselsäuren, Sand, Talkum, Eisenoxid, Aluminiumoxid und -oxidhydrate, Alkalisilikate, Zeolithe, Mischsilikate, Calciumsilikate, Calciumsulfate, Alumosilikate, Basalt-

wolle 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 aufgeführt, 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, Polytetrafluorethylen, aliphatische und aromatische Polyester, Melamin-Harnstoff- oder Phenolharze, Polyacetalharze, Polyepoxide, Polyhydantoine, Poiysiarnstoffe, Polyether, 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.

Grundsätzlich können die erfindungsgemäß hergestellten Verbundstoffe ohne Verlust ihres hochwertigen Eigenschaftsbildes mit beträchtlichen Mengen an inerten Füllstoffen gefüllt werden, wobei insbesondere Verbundmaterialien rr-'t 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 Oberflächenüberzügen, Verklebungen, Kitten, Zwischenschichten, insbesondere an porösen Materialien, ist die Einverleibung eines zusätzlichen Härters für die Alkalisilikatlösungen häufig nicht erforderlich, da die in der Luft enthaltene Kohlensäure als Härter ausreicht

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

Dadurch werden Mischungen hoher Topfzeit erhal- so ten, 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 (CO]) 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 interessant für die Verarbeitung als Kitt, Spachtelmasse, Fugendichtungsmasse, Mörtel und dergleichen ist eine zwei- oder mehrstufige Härtung, bei der beispielsweise in erster Stufe eine rasche CO2-Abspaltung erfolgt (durch Reaktion von NCO-Gruppen mit Wasser), welche das anorganisch-organische Verbundmaterial in eine plastische bzw. thermoplastische 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.

Ferner eignen sich die erfindungsgemäßen Materialien als Faserausrüstung im Imprägniermittel, wobei sowohl fertige Mischungen der organischen und der Silikatkomponente Verwendung finden können, als auch eine zweibadige Behandlung möglich ist

Vorzugsweise wird daher die Komponente zuerst appliziert, die die bessere Haftung aufweist, also die. Polyisocyanat-Komponente auf organisches, die Silikatkomponente auf anorganisches Material

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

Als Ausgangsmaterial verwendete Polyisocyanate

P1: Destillat des Phosgenierungsproduktes eines Anilin-Formaldehyd-Kondensates, bestehend aus 90 Gew.-°/o 4,4'-DiphenyImethandiisocyanat 8 Gew.-% 2,4'-DiphenyImethandiisocyanat sowie 2Gew.-% 3kernigen Polyphenyl-polymethylenpolyisocyanaten, Viskosität bei 40⁰C 7cP, bei Raumtemperatur teilweise Kristallisation, NCO-Gehalt: 33 Gew.-°/o, Funktionalität 2,02.

P 2: Vom rohen Phosgenierungsprodukt eines Anilin-Formaldehyd-Kondensates wird so viel Diisocyanatodiphenylmethan abdestilliert, daß der Destillationsrückstand bei 25°C eine Viskosität von 50 cP aufweist (2-Kernanteil: 68 Gew.-%; 3-Kernanteil: 16Gew.-%; Anteil an höherkernigen Polyisocyanaten: 16Gew.-%, NCO-Gehalt: 32 Gew.-%), Funktionalität 2,1 -2,2.

P 3: Entsprechend P 2 hergestelltes Polyisocyanat mit einer Viskosität von 100 cP bei 25⁰C (2-Kernanteil: 59,7 Gew.-%; 3-Kernanteil: 21,3 Gew.-%; Anteil an höherkernigen Polyisocyanaten: 19,0 Gew.-%; NCO-Gehalt: 31,4 Gew.-%), Funktionalität 2,2-2,3.

P 4: Entsprechend P 2 hergestelltes Polyisocyanat mit einer Viskosität von 200 cP bei 25⁰C (2-Kernan-UiI: 443 Gew.-%; 3-Kernanteil: 234 Gew,-%; Anteil an höherkemigen Polyisocyanaten: 32,2 Gew.-%, NCO-Gehalt: 31,4 Gew.-%), Funktionalität 2,4- 2Λ

P 5: Entsprechend P 2 hergestelltes Polyisocyanat mit einer Viskosität bei 25°C von 40OcP (2-Kernanteil: 45,1 Gew.-%; 3-Kernanteil: 223 Gew.-%; Anteil an höherkernigen Polyisocyanaten: 32,6 Gew.-%; NCO-Gehalt: 31,0 Gew.-%), Funktionalität 2,6-2,7.

P 6: Entsprechend P 2 hergestelltes Polyisocyanat mit einer Viskosität bei 25°C von 80OcP (2-Kernanteil: 40,6 Gew.-%; 3-Kernanteil: 27,2 Gew.-%; Anteil an höherkemigen Polyisocyanaten: 32,2 Gew.-%; NCO-Gehalt: 30,5 Gew.-%), Funktionalität > 2,6.

P 7: Polyisocyanat P 6 und Polyisocyanat P 8 wurden so abgemischt, daß daraus ein Polyisocyanat mit

einer Viskosität von 1100 cP bei 25° C resultierte, Funktionalität > 2,6,

P 8: Entsprechend P 2 hergestelltes Polyisoeyanat mit einer Viskosität bei 25° C von 1700 cP (2-Kernanteil: 40,3 Gew.-%; 3-Kernantei|: 34,0 Gew.-°/o; Anteil an höherkernigen Polyisocyanaten: 25,7 Gew.-%; NCO-Gehalt: 30,4 Gew.-%), Funktionalität > 2,6.

P 9: Semi-Präpolymeres, hergestellt aus 1000 Gew.-Teilen Polyisoeyanat P 5 und 15 Gew,-Teilen Butandiol-1,4. Viskosität bei 25°C 94OcP, NCO-Gehalt: 28,2 Gew.-%, Funktionalität > 2,6.

P 10: Semi-Präpolymeres, hergestellt aus 1000 Gew.-Teilen Polyisoeyanat P 5 und 30 Gew.-Teilen Hexandiol-1,6. Viskosität bei 25° C 30 00OcP, NCO-Gehalt: 27 Gew.-%, Funktionalität > 2,6.

Pll: Semi-Präpolymeres, hergestellt aus 1000 Gew.-Teilen Polyisoeyanat P 5 und 15 Gew.-Teilen Hexandiol-1,6. Viskosität bei 25° C 140OcP, NCO-Gehalt: 28,6 Gew.-%, Funktionalität > 2,6.

P 12: Sems-Präpolymeres, hergestellt aus 1000 Gew.-Teilen Polyisoeyanat P 5 und 30 Gew.-Teilen Glycerin. Viskosität bei 25° C 7500 cP, NCO-Gehalt: 26,2 Gew.-%, Funktionalität > 2,6.

P 13: Umsetzungsprodukt von 100 Gew.-Teilen P 3 mit IGew.-Teil Wasser. Viskosität bei 25° C 19 900 cP, NCO-Gehalt: 26,7 Gew.-°/o, Funktionalität > 2,6.

P 14: Polyisoeyanat P 3 wurde 2 Stunden auf 220°C erhitzt Es resultierte ein Polyisoeyanat mit einer Viskosität von 145OcP bei 25°C und einem NCO-Gehalt von 24,2 Gew.-%, Funktionalität > 23.

P 15:

P 16:

Ein Isomerengemisch aus 80 Gew.-°/o 2,4-Toluylendiisocyanat und 20 Gew,-°/o 2,6-Toluylendiisocyanat wurde mit Wasser unter Biuretisierungsbedingungen umgesetzt Viskosität bei 25° C 6500 cP, NCO-Gehalt 32,5 Gew.-%, Funktionalität > 2,6.

Fester technischer Destillationsrückstand, wie er bei der Destillation von technischen Toluylendiisocyanat-Gemischen erhalten wird. NCO-Gehalt; 17 Gew.-%; Monomerengehalt: ca. 10 Gew.-°/o. Derartige Destillationsrückstände sind beispielsweise nach dem Verfahren der deutschen Patentanmeldung P 20 35 731 zugänglich; Funktionalität > 2,6.

P 17: Flüssiger technischer Destillationsrückstand, wie er bei der Destillation von 1,6-Hexamethylendiisocyanat erhalten wird. Viskosität bei 25⁰C 95 cP, NCO-Gehalt: 35 Gew.-%, Funktionalität >2,6. 2250 Gew.-Teile P 17 und 250 Gew.-Teile fein zermahlenes P16 wurden zusammen unter Rühren 5 Stunden auf 120° C erhitzt, wobei sich P 16 in P 17 löste. Das resultierende Polyisoeyanat P 18 wies eine Viskosität von 800 cP bei 25° C und einen NCO-Gehalt von 31,9 Gew.-^ö/o auf, Funktionalität > 2,2.

Entsprechend P18 hergestelltes Polyisoeyanat aus 2000 Gew.-TeiIenP17 und 500 Gew.-Teilen P 16. Viskosität: 180OcP bei 25° C, NCO-Gehalt 30,6 Gew.-%, Funktionalität > 2,2. Entsprechend P18 hergestelltes Polyisoeyanat aus 1750 Gew.-Teilen P 17 und 750 Gew.-Teilen P 16. Viskosität: 620OcP bei 25°C, NCO-Gehalt: 29,2 Gew.-%, Funktionalität

P 18:

P 19:

30 P

Beispiele 1 bis 14 (Tabelle I)

In einer konstanten Rezeptur, die in der Zusammen- 40 nate verschiedener Viskosität und Funktionalität eingesetzung der Hauptkomponenten wie auch des verwen- setzt und unter gleichen Bedingungen verarbeitet deten Aktivators dem in der DE-OS 17 70 384 Die Grundrezeptur bestand aus: beschriebenen Beispiel 1 entsprach, wurden Polyisocya-

250 Gew.-Teilen

1,5 Gew.-Teilen 4 Gew.-Teilen

100 Gew.-Teilen 25 Gew.-Teilen

Natrenwasserglas (48 % Feststoff, Molgewichtsverhältnis

Na₂O: SiO₂ =1:2)

Stabilisator (Polyätherpolysiloxan, OS 710 Bayer AG) Aminkatalysator (bestehend aus 75 Gew.-%

Ν,Ν-Dimethylmethylaminoäthanol und 25 Gew,-%

Diazabicyclooctan) Komponente I Polyisoeyanat \ Trichlorfluormethan / Kortiporrinie II

Komponente I und 11 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 Schaumstoffaushärtete.

Die Reaktionszeiten und die physikalischen Eigenschaften der resultierenden Schaumstoffe sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt (Beispiele 1 bis 4 stellen Vergleichsbeisp'de dar).

Es bedeuten:

tR = Rührzeit Mischzeit der Mischung aus Komponente I und Komponente II.

ti « Liegezeit, Zeitraum von Beginn des Mischens bis zum Beginn des Aufschäumens.

U - Abbindezeit, Zeitraum vom Beginn des Mischens bis zur beginnenden Verfestigung.

Is - Steigzeit, Zeitraum vom Beginn des Mischens bis zur Beendigung des Aufschäumvorgangs.

65 Raumgewicht und Druckfestigkeit wurden stets einen Tag nach der Herstellung ermittelt

Til belle

2?

I'olvisii- Kcaktions/cilcn in
i'Viinal

R,ium- Drink- Mluciiicmc Hciirtoi I ti πμ lies rcsullicrcnilcn Schaumstoffes
jK-wii-hl l.-iiii!-
(kg/m'i ken

(kl'/l'lll I

I	• 1	15	2>	4.5	7(1	"5	0.5(1	Sch
2	'2	15	20	4(1	S 5	d.'	(1.1XI	Sch
.!	> \	15	20	4.5	Ml	('<)	1.(Kl	Sch
4	•4	I 5	20	40	54	ίο	1.00	Sch
5	'5	15	2ii	45	-5	ί'ίι	O.SS	/iih
(l	·(.	I 5	20	4ll	(ld	--	0."4	/iih
	' -	|5	20	"(I	Kid	').'	(Ι.ί)Λ	/iih
S	'S	15	20	4.5	Ml	1M	2.3(I	/iih
i)	")	I 5	20	45	Ml	ί'ίι	Ι.ίι	/iih
Il	1 ld	I.5	20	50	Ml		1.5	/iih
I	• Il	I 5	.'•I				/iih
2	Ί2	I 5	25				/iih
	' I.'	15	:ό				/ah
4	' 14	I 5	'(I			/iih

aumgemisch kollabiert nach 40 see

aumgemisch kollabiert nach 40 see

aumgemiseh kollabiert nach 4¹- see

aumgemisch kollabiert teilweise nach 50 see

-spröde, grobporig, iiiirciiclπιϋΙ.ίίμ

-«eich, mittel-grobporig. leicht unregelmäßig

-weich. miltelporig. regelmäßig

-weich, feinporig. regelmäßig

. feinporig. regelmäßig

-spröde, miltelporig. leicht unregelmäßig

-spröile. grobporig, leicht unregelmäßig

. leinporig, regelmäßig

. leinporig. regelmäßig

-spröde, feinporig, regelmäßig

Wie aus den (Vergleichs-)Beispielen 1 bis 4 der Tabelle hervorgeht, kollabiert das Sehaiimgemisch. sofern die Viskosität der verwendeten Polyphenylpolymethvlen-polyisocyanate unter 400 cP bei 25 C" betragt (P1-P4).

Die höherviskosen PoKphenyl-polymethylen-polvisocvanate P 5— P8 liefern anorganisch-organische Schaumstoffe, die bei annähernd gleichem Raiimgcwicht um so höhere Druckfestigkeiten sowie ein feinporigeres und regelmäßigeres Zellbild /eigen, je höherviskos und höherfunktionell das verwendete Polyisocyanat ist.

Der Vorteil der Verwendung höherviskoser Polyisocyanate (P6 — P 8) zeigt sich deutlich darin, daß diese

ι <;miiA.taiiait iitiL tm ti 5 ii_ 1^11»_ 111 ^ 11\_ 1111 i\_i 11. 111 'iiuuiiii w ie das nieder\ iskosere P 5 Schaumstoffe liefern, die bei niedrigerem Raumgewicht bedeutend höhere Druckfestigkeiten aufweisen.

IJmsct/ungnprodukte von P 3 mit geringen Menger an niedermolekularen Diolen (P 1 — P I I). bei denen die Viskosität gegenüber P 5 stark vergrößert ist. die Funktionalität jedoch nur unwesentlich höher lieger dürfte, führen /u Schaumstoffen mit verbesserter Eigenschaften (Beispiele 9 bis 11).

Entscheidend verbessert werden die Schaumstoffe! genschaften, wenn als Polyisocyanat ein Scmi-PräpoK meres (/.B. P 12) verwendet wird, bei dem sowoh Funktionalität wie auch Viskosität erhöht wurden, wie dies im Beispiel 12 der Fall ist.

Beispiele 13 und 14 /eigen, daß ein an und für sicr ungeeignetes, niedrigviskoses Polyisoc\anat (P 3) durch einfaches Erhitzen (P 14) oder durch Umsetzung mii

: t« \i/„„ /n ι j\ :_ -:_ u^i :-i .,.

Polyisocyanat überführt werden kann, aus dem sich unter Beibehaltung der Rezeptur brauchbare anorgani sche-organische Schaumstoffe herstellen lassen.

Hei spiel 15-23 iT.ibel

2nd Gew.-Telie

1.5 Gew.-Teile
2 Geu-Teile

100 Gew -Teile

5 Gew.-Teile

4(i Gew.-Teile

Nalronw.isseüiias (44 Feststoff.
Molverhaknis Na-O : SiO- = 1:2»
Stabilisator gemäß Beispiel 1-14
Aminkatahsator gemiiß Beispiel 1-14

Komponente I

Pohisooanat ι P I -P 8: P 141

Diphenylkresylphosph.it

Trichlnrfluormethan

Komponente Ii

Die Mischung der Komponenten sowie die Herstellung der Schaumstoffe erfolgte gemäß Beispiele 1 bis 14. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefaßt, die verwendeten Abkürzungen entsprechen denen in Tabelle 1.

Auch in dieser Beispielserie zeigt sich eindeutig. d2ß Polyisocyanate mit einer Viskosität >400cP bei 25"C entsprechenden n;ede"viskosen Tvoen überlesen sind.

Bei etwa gleichem Raumgewicht der resultierender anorganisch-organischen Schaumstoffe erhält mar Produkte, die mit steigender Viskosität der Ausgangs polyisocyanate höhere Zähigkeit, regelmäßigere unc feinere Zellstruktur sowie höhere Druckfestigkeil aufweisen (Beispiele !5 bis 18 stellen Vergleichsbeispie Ie dar).

	Io 2	25	35	in sec ! I	is	25 12	170
rabel	l'olyisti- CV.IMiIl		50		-
Hei spiel Nr.		Kcaktions/eilen in η	45	-		RiHlMl- tiewkhl kg/m'	Drue Ιν,-stii; kp/ci
15		15	45	-	-		-
16		15	50	-		-
17		15	40	12(1	IW)	-	-
18		15	45	105	150	-	-
I')		15	40	105	145	29	0.2V
20		15	65	90	130	29	0.36
21		15		115	130	30	0.34
22		15			28	0.54
23	' I	15		35	0.60
	'2
	'3
'4
'5
>6
» 7
'8
> 14

2f>

Allgemeine Heurleiliing des resultierenden
SchiiumslolTes

Gegenüber den in I abeiie 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 Diphenylkresylphosphat zurückzuführen.

Bei Verwendung der Polyisocyanate PI — P4. die eine Viskosität unter 40OcP bei 25⁰C aufweisen, kollabiert das Schaumgemisch; diese Polyisocyanate sind, obwohl sie eine Funktionalität >2 aufweisen, wtgen der niedrigen Viskosität für das erfindungsgemäße Verfahren ungeeignet.

Die Polyisocyanate P 5— P 8, die einen gleichartigen chemischen Aufbau haben und neben einer geringfügig Schaumgemisch kollabiert nach 65 see
Schaumgemisch kollabiert nach KK) see
Schaumgcmisch kollabiert nach IK) see
Schaumgemisch kollabiert nach IIO see
/iih-spröde. grobporig, unregelmäßig
/iih. millclporig, leicht unregelmäßig
/üb, niittelporig. regelmäßig
/äh, leinporig, regelmäßig
/äh-spröde. mittelporig, regelmäßig

höheren t-unktionaiität vor aiiem durch eine Viskosiiiii >4OOcP/25'C ausgezeichnet sind, eignen sich zur Herstellung anorganisch-organischer Schaumstoffe.

Dabei werden, wie die Beispiele 19 bis 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.

Beispiel 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.

Beispiel

200 Gew.-Teile Nalronwasserglas gemäß Beispiel I 2 Gew.-Teile Aminkatalysator gemäß Beispiel 1

100 Gew.-Teile Polyisocyanat P 1 Gew.-Teile Stabilisator (Polyätherpolysiloxan L 5340. Fa. Union Carbide Corp.) 10 Gew.-Teile Diphenylkresylphosphat 40 Gew.-Teile Trichlorfluormethan Komponente I

Komponente Il

Die Herstellung des Schaumstoffes erfolgte gemäß Beispielen 1 bis 14.

f«: 15 see fv 50 see

ti.: 30 see r<r; 60 see

Man erhält einen feinporigen spröden, anorganischorganischen Schaumkunststoff mit regelmäßiger Zellstruktur, der in frischem Zustand ein Raumgewicht von 33 kg/m³ aufweist.

400 Gew.-Teile
4 Gew.-Teile

100 Gew.-Teile
0.5 Gew.-Teile
40 Gew.-Teile

Beispie!

Natronwasserglas gemäß Beispiel 1 Aminkatalysator gemäß Beispiel 1

Polyisocyanat P Stabilisator gemäß Beispiel Trichlorfluormethan Komponente I

Komponente H

Die Herstellung des Schaumstoffs erfolgte gemäß Beispielen 1 bis 14.

15 see
45 see

U: 65 see
ts: iiSsec

Man erhält einen harten, anorganisch-organischen Schaumkunststoff mittlerer Porengröße und regelmäßiger Zellstruktur mit einem Raumgewicht von 81 kg/m³ und einer Druckfestigkeit von 0,6 kp/cm². Aufgrund der ftohen anorganischen Anteile zeigt dieser Schaumstoff b5 ein hervorragendes brandwidriges Verhalten und erreicht mühelos die Brandklasse B 1 (schwer entflammbar) nach DIN 410Z

KK) Gcw.-Teile 2 Gew.-Teile

3(K) Gcw.-Tcilc

I CJew.-Teilc

20 Ciew.-Teile

I) e i s ρ i e I

Nalronwiissergliis gemäß Beispiel Aminkatalysator gemäß Beispiel I

l'olyisocyiimil P 8 I

Stabilisator gemäß Beispiel 24 Trichlorfluormcthan I

Komponente I Komponente Il

Die Herstellung des Schaumstoffes erfolgte gemäß in Beispielen 1 bis 14.

Ik: 15

ti: 60

Ix: W r,

fs: 95

Man erhält einen feinporigen anorganisch-organischen Schaumkunststoff, regelmäßiger Zellstrukliir, der direkt nach der Herstellung ein Raumgewicht von 12 kg/m' und eine Druckfestigkeit von 0,2 kp/cm² aufweist. Aufgrund seiner niedrigen Rohdichte ist dieser Schaumstoff besonders als billiger Isolierschaumstoff geeignet.

200 Gew.-Tcilc

2 Gew.-Tcile

100 Gew.-Tcilc 0.5 Gew.-Teile 5 Gcw.-Tcile

3 Gcw.-Tcile

40 (icw.-Teile 100 Gcw.-Tcile

Beispiel

Natronwasserglas gemäß Beispiel Aminkatalysator gemäß Beispiel 1

Polyisocyanat P 8 Stabilisator gemäß Beispiel Diphenylkresylphosphat chloriertes ParafTingemisch, Witaclor63, Dynamit Nobel AG Trichlormcthan

I I

Komponente I Komponente Il

40%ige wäßrige Dikaliumhydrogenphosphat-Lösiing | Komponente III

Die Komponenten wurden zunächst für sich gut vorgemischt, danach wurden in die mittels eines Schnellrührers intensiv gerührte Komponente Il nacheinander Komponente I und Komponente III gegeben. Nach 15 see Riihrzeit 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 reeelmäßicrr Zellstruktur und feiner Porengröße erstarrte. Einen Tag nach der Herstellung wurden Raumgewicht und Druckfestigkeit bestimmt.

Raumgewicht: 37 kg/m³ Druckfestigkeit: 03 kp/cm²

Der erhaltene Schaumstoff eignet sich besonders für Isolieranwendungen, bei denen gleichzeitig gutes Brandverhalten verlangt wird. Nach der angegebenen Rezeptur hergestellte Platten bestehen mühelos den

Tabelle 3

Brandschachttest nach DIN 4102 und erreichen damit die Klassifizierung »schwer entflammbar« (B I).

'"' Beispiele 28 bis 41 (Tabelle 3)

Zusammensetzung, Reaktionszeiten sowie Raumgewicht und Druckfestigkeiten der erhaltenen anorganisch-organischen Schaumstoffe sind in Tabelle 3

4(i zusammengefaßt. Die Herstellung der Schaumstoffe erfolgte gemäß Beispielen 1 bis 14, die gebrauchten

Abkürzungen entsprechen denen in Tabelle 1. Alle

verwendeten Substanzmengen sind in g angegeben.

Man erhält harte anorganisch-organische Schaum-

stoffe von regelmäßiger Zellstruktur und mittlerer bis grober Porengröße im Raumgewichtsbereich von 120—250 kg/m³, die aufgrund der hohen Druckfestigkeiten und des guten Brandverhaltens ganz besonders zur Herstellung von leichten, selbsttragenden, vorgefer tigten Bauteilen mit hervorragender Wärmedämmung geeignet sind.

Bei	Komponente Il	P 20	Trichlor- fluor- methan	Komponente I	Emul gator1)	Triäthyl- amin	Reaktions zeiten2) 'it Il	37	1.4	Raum gewicht kg/m3 3)	Druck festigkeit kp/cm2 3)
spiel	Polyisocyanat P5 PI8 P19	—	20	Natron wasserglas gem. Beisp. 1-14	0,2	2,0	20	32	46	130	9,6
28	50 100 -	-	20	150	0,2	1,5	20	34	48	123	6,8
29	75 75 -	-	20	150	0,2	1,5	20	36	54	125	7,5
30	100 50 -	Ϊ50	20	150	0,2	2,0	20	38	48	194	26,3
31	- - -	100	30	Ϊ50	0,2	2,0	20	50	65	123	6,6
32	50 -	75	30	150	0.2	2,0	20		80	173	213
33	75 -		150

	Komponente	-	2	Il	9	Iriehlor- lliior- methan	25 12	170	Iriäthyl- aniin	30	42	ι,	Raum- kg/m'	liruck- U'stigkeit I
	l'olyisocyanat l'5 IMS	-		IM')		20			5,0		46	55	246	38.2
l;oriscl/iinp	20 130	') l-miilgato 5(r,,ige	-		25	Komponente I		5.0		38	H)	213	26.0
Bei	20 130	-	I'20	30	Natron wasserglas gem. Beisp. I 14	l-'niul- •iilltir')	5.0	Reaktions zeiten'11 Ir U	40	55	l()3	14.5
spiel	-	150		30	150	0.2	5,0	30	38	58	187	I7."
34		150		30	150	0.2	5,0	30	30	57	I1JO	IS.')
35		150	-	25	150	0.2	3.0	20	28	40	161	16.2
36		-		25	150	0.3	3.0	25	43	40	IM	14.5
37		-	30	150	0.4	2.0	25	erlen !'aralVinueniisehes	75	i7ti	6.3
38		150	I ösuni! des N.il	150	0.2		20		• ClM	Cn (Mer	sol.it K .>(
3°	wiiUriec	200	150	0.2		20
40	it it ι	2t Hl	-		20
4i		."iumsal/es eines s	ull'ochlori

\) /ι 's· ) Kaumgewicht und Driicklesligkeil »linien I lag naeh der Herstellung der SchaunistoHe hestinimt.

Beispiel 42

100 g Polyisocyanat P 20 und 200 g Natronwasscrglas gemäß Beispiel 1 wurden mit 400 g Mikroglaskugeln (Schüttgewicht 1.6 Kg/l. Hersteller: Fa. Ballotini) 1 Minute mit einem Schnellrührer vermischt. Die gießfähige flüssige Masse wurde in eine 4 cm χ 4 cm χ 16 cm Metallform gegossen, unter Erwärmung begann einige Minuten später die Verfestigung, bereits nach 2 Stunden ließ sich der Probekörper entformen. Nach Temperung (3 StdnVI0O°C) war der Formkörper zu einem steinharten, praktisch unbrennbaren, betonähnlichen Verbundstoff ausgehärtet, der eine Rohdichte von 1620 kg/m¹ und eine Druckfestigkeit von 278 kp/cm² aufwies.

Beispiel 43

100 g Polyisocyanat P 20. 200 g Natronwasserglas gemäß Beispiel I und 80 g Sägemehl wurden intensiv miiuiiiHiiiier vermischt und die spacnteibare iviasse in eine 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 1300 kg/m³ und einer Druckfestigkeit von 332 kp/cm² ausgehärtet. Das erhaltene Material zeichnet sich durch ein sehr gutes Brandverhalten aus und kann wie Holz bearbeitet werden.

Beispiel 44

100 g Polyisocyanat P 20. 300 g Natronwasserglas und 600 g Bausand (gewaschener Rheinsand. 0—3 mm) wurden 1 Minute miteinander verrührt und die Mischung in eine Metallform (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 I Stunde anschließend 3 Stunden bei 100°C ausgehärtet. Der resultierende anorganisch-organische betonähnliche Verbundstoff wies ein Raumgewicht von 1680kg/m^! und eine Druckfestigkeit von 110 kp/cm² sowie eine Biegefestigkeit von 38,8 kp/cm² auf.

Beispiel 45

100 g Polyisocyanat P 20 und 400 g Natronwasserglas gemäß Beispiel 1 wurden zunächst für sich gemischt und dann mit lOOg Vermiculite (Schüttgewicht 150kg/m^!) versetzt. Die Gesamtmischrng 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 jcgann. Nach 24 Stunden Lagerung bei Raumtemperatur wurde der Probekörper 2 Stunden bei 100⁰C ausgehärtet. Es resultierte ein unbrennbarer, iiui^ai ugci, festci, ainjigain-o-ii-iM g.nnscher Isolierverbundstoff mit einem Raumge* --ht von 750 kg/m³ 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 \on 22 Gew.-% und einer Viskosität von 400OcP 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.

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von gegebenenfalls schaumförmigem, hartem anorganisch-organischem Verbundmaterial durch Umsetzung einer wäßrigen Alkalisilikatlösung mit einem organischen Polyisocyanat in Abwesenheit von wasserbindenden anorganischen Füllstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß man als organisches Polyisocyanat ein flüssiges, von hydrophilen Gruppen freies Polyisocyanat mit einer Viskosität von 400 cP/25°C bis !00 000 cP/25°C und einer mittleren Funktionalität von größer als 2 verwendet

Z Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als organisches Polyisocyanat ein Phosgenierungsprodukt von Anilin/Formaldehyd-Kondensaten verwendet