DD298512A5 - Thixotropes polyurethansystem zur herstellung von weichen, flexiblen polyurethanschaumstoffen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein thixotropes Polyurethansystem zur Herstellung von weichen flexiblen Polyurethanschaumstoffen. Die Erfindung wird zur Herstellung von weichen flexiblen Polyurethanschaumstoffen angewendet. Aufgabe und Ziel der Erfindung bestehen darin, durch eine geeignete Polyol- und Isocyanatkomponente in spezieller Zusammensetzung ein thixotropes Polyurethansystem mit hoher Anfangsthixotropie bei kurzen Reaktionszeiten und groszer Verarbeitungsbreite zur Herstellung von weichen flexiblen Polyurethanschaumstoffen einzusetzen. Erfindungsgemaesz wird die Aufgabe dadurch geloest, dasz die Polyolkomponente 800 bis 950 g Polyoxyalkylentriol, 20 bis 50 g kurzkettiges Diol, 0 bis 40 g kurzkettiges Polyol, 5 bis 30 g Oligooxyalkylendiol, 1 bis 10 g metallorganischer und/oder Aminkatalysator, 0 bis 150 g Diester der Adipinsaeure und Alkoholen von 6 bis 12 Kohlenstoffatomen, 3 bis 20 g primaeres aliphatisches oder aromatisches di- oder trifunktionelles Amin oder dessen Gemische enthaelt.{Polyurethan, thixotrop; Polyurethansystem; Schaumstoff, weich, flexibel; Abdichtung; Polyolkomponente; Isocyanatkomponente}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein thixotropes Polyurethanschaumstoffsystem, das mittels Verarbeitungsmaschinen zur Herstellung von weichen, flexiblen Polyurethanschaumstoffen angewendet wird. Diese weichen, flexiblen Polyurethanschaumstoffe werden vorzugsweise zur Herstellung von punkt- und linienförmigen elastischen Abdichtungen in Haushaltsgeräten beziehungsweise im technischen Bereich angewendet.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Die Thixotropierung verschiedenster Materialien zur Erleichterung der Verarbeitbarkeit in nicht horizontalen Positionen beziehungsweise bei örtlicher Lageveränderung vor vollständigem Abschluß der chemischen Reaktionen ist bekannt. In kompakten Materialien, vorwiegend in Lacken, Überzügen oder Beschichtungen auf Basis von Acryl-, Alkyl-, Melamin-, Epoxid-, Polyamin- oder Polyesterharzen aber auch in ungeschäumten Polyurethanreaktionsharzgemischen werden Thixotropiermittel verwendet.

Dabei sind sowohl eine Vielzahl anorganischer Füllstoffe als auch durch chemische Reaktion gebildete Polyharnstoffe üblich. Der Einsatz von hochdispersen Füllstoffen, z.B. Kieselsäure, Kaolin u.a. zur Thixotropierung von Polyurethansystemen wird in DD-PS 247735, Jap. P. 60-120750, Austr. P. 8543471 und US-PS 3607822 beschrieben.

Nachteilig ist die sehr hohe Viskosität der thixotropen Komponente, was eine aufwendige Verarbeitungstechnik erfordert, um die Komponente ständig zu homogenisieren und eine gleichmäßige Förderung der beiden unterschiedlich viskosen Komponenten zu sichern. Ein weiterer Nachteil ist die Abrasivität der verwendeten Füllstoffe.

In DD-PS 156481 wird ein thixotropes Polyurethanreaktionsharzgemisch beschrieben, in dem das Thixotropiermittel in der ersten Reaktionsphase aus primären monofunktioneüen Aminen und Polyisocyanaten gebildet wird, dessen Wirkung durch den Einsatz anorganischer Füllstoffe verstärkt wird.

Entsprechend dem Anwendungsfall sind lange Reaktionszeiten erforderlich, wobei die Thixotropiermittelbildungsreaktion und die Polyurethanbildungsreaktion zeitlich deutlich getrennt ablaufen. Die entstandenen Reaktionsharze liegen im Härtebereich von ca. 85 Shore A.

Ähnliche Eigenschaften weist der im Jap. P. 61-228075 beschriebene Kleber bzw. Dichtwerkzeug auf. Die Thixotropierung des Systems erfolgt mittels Bildung von Polyharnstoffen aus Polyaminen mit mehr als zwei primären Aminoendgruppen und Polyisocyanat. Die erhaltene kompakte Dichtmasse härtet erst nach 24 Stunden aus und weist eine Härte Shore D von ca. 42 auf.

Ziel der Erfindung ist, ökonomisch herstellbare thixotrope Polyurethansysteme mit kurzen Reaktionszeiten zur Herstellung von weichen, flexiblen Polyurethanschaumstoffen zu entwickeln.

Darlegung des Wesens der Erfindung Der Erfindung liegt zur Erreichung des Zieles die Aufgabe zugrunde, durch eine geeignete Polyol- und eine geeignete Isocyanatkomponente sowie geeignete Zusammensetzung beider Komponenten ein Polyurethansystem mit hoher Anfangsthixotropie bei kurzen Reaktionszeiten und großer Verarbeitungsbreite zu entwickeln. Dieses Polyurethansystem soll mit geeigneten Maschinen verarbeitbar sein. Die daraus hergestellten weichen, flexiblen Polyurethanschaumstoffe sollen eine hohe Elastizität, insbesondere ein hohes Rückstellvermögen >97,5% aufweisen, um

punkt- und linienförmige Abdichtungen zu realisieren. Diese sollen sich weiterhin durch hohe Kälteflexibilität und sehr gute

Haftfestigkeit an verschiedenen Materialien auszeichnen, so z. B. an lackiertem- oder unlackiertem Stahlblech, papierkaschierter Aluminiumfolie und Polystyren, schlagzäh. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das thixotrope Polyurethansystem pro 1 kg Polyolkomponente 800 bis

950g Polyoxyalkylentriol mit einer Hydroxylzahl von 25 bis 36mgKOH/g, 20 bis 50g kurzkettiges Diol, 0 bis 40g kurzkettiges

Polyol mit einer Funktionalität größer 2,5 bis 30g Oligooxyalkylendiol, 1 bis 10g üblicher metallorganischer und/oder Aminkatalysatoren, 0 bis 150 g eines Diesters der Adipinsäure mit Alkoholen von 6 bis 12 Kohlenstoffatomen sowie entweder 2

bis 10g Wasser oder 10 bis 100g physikalisches Treibmittel oder Gemische enthält.

In dieser Polyolvormischung sind außer den genannten Stoffen 3 bis 30g primäres aliphatisches oder aromatisches di- oder

trifunktionelles Amin oder deren Gemische enthalten beziehungsweise werden vor der Verarbeitung zugesetzt.

Oben genanntes Polyolgemisch wird mit 200 bis 500g eines verflüssigten Rein-4,4'-Diphenylmethandiisocyanates und/oder

eines urethanmodifizierten 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat-Prepolymeren einzeln oder im Gemisch mit

Polyphenylmethsnpolyisocyanat, bezogen auf 1 kg Polyolkomponente, umgesetzt. Als Basispolyol wird ein Polyoxyalkylentriol eingesetzt, das einen Ethylenoxidgehalt von 12 bis 25%; 30 bis 100% primire Hydroxylgruppen und einen Hydroxylzahlbereich von 25 bis 60 mg KOH/g hat. Als spezieller Vernetzer eignen sich kurzkettige Polyole, die sowohl einzei.i als auch im Gemisch einsetzbar sind. Weiterhin eignen sich kurzkettige Triole mit Hydroxylzahlen von

1200, bis 1830mgKOH/g. Als Kettenverlängerer sind übliche kurzkettige Diole mit Hydroxylzahlen von 10CO bis 1810mg/KOH/ggeeignet.

Das eingesetzte Oligooxyalkylendiol weist einen Hydroxylzahlbereich von 27 bis 195mgKOH/g auf. Zur Verfeinerung der Schaumstruktur und Verbesserung der Aushärtung wird ein Diester der Adipinsäure mit Alkoholen von 6

bis 12 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise Dioktyladipat, eingesetzt.

Außer den erfindungsgemäß zugesetzten Bestandteilen werden zur Herstellung des thixotropen Polyurethansystems die

üblichen Treibmittel und Zusatzstoffe verwendet.

Erfindungsgemäß werden die beschriebenen Ausgangsstoffe der Polyolkomponente gemischt, oder es erfolgt die Vermischung

des Polyolgemisches mit dem speziellen Zusatzstoff und mit den üblichen Zusatzstoffen. Anschließend wird die

Isocyanatkomponente unter starkem Rühren zugesetzt beziehungsweise mittels Verarbeitungsmaschine zudosiert. Vor und während der üblichen Polyurethanschaumbildungsreaktion erfolgt die Synthese des Thixotropiermittels durch Umsetzung des o.g. Amins mit dem eingesetzten Polyisocyanat zu Polyharnstoff. Überraschenderweise wurde gefunden, daß dun '* die geeignete Kombination der Rohstoffe die drei Reaktionskomplexe, d.h.

a) dio Thixotropiermittelbildungsreaktion,

b) die Polymerenbildungsreaktion und

c) die Treibreaktion

so abgestimmt werden konnten, daß trotz der Bildung des Thixotropiermittels die übrigen zur Schaumbildung ablaufenden

Reaktionen in gewünschter Weise erfolgen und die Herstellung eines flexiblen Schaumstoffes ermöglicht wird. Die Viskosität der Ausgangskomponenten beträgt weniger als 2000mPas, so daß die Verarbeitung des thixotropen Polyurethanschaumstoffsystems mit unaufwendiger Verarbeitungstechnik möglich ist. Der entstehende Polyurethanschaum ist durch hohe Elastizität und geringe Härte gekennzeichnet. Dies ist um so erstaunlicher,

da eine starke Versprödung, verbunden mit deutlichem Härteanstieg durch die bei der Thixotropiermittelbildungsreaktionentstehenden Polyharnstoffe zu erwarten war, einerseits durch den, hervorgerufen durch ungünstige Reaktionsführung,unkontrollierten Einbau von Harnstoff- und Biuretbindungen in das Polymergerüst und andererseits hinsichtlich der Wirkung derentstandenen Polyharnstoffe als Füllstoffe im gebildeten Schaumstoff.

Das nach Mischung aller Komponenten erhaltene Reaktionsgemisch wird bei Raumtemperatur auf die abzudichtende Fläche

aufgebracht und ist einige Sekunden später thixotrop. Der erhaltene weiche, flexible Schaumstoff härtet unter diesen

Bedingungen innerhalb von 2,5 bis 5 Minuten aus. Die Erfindung wird mit den folgenden AusfUhrungsbeispielen näher erläutert: Ausführungsbeispiel 1 Erfindungsgemäß besteht die Polyolkomponente aus:

888,0 g/kg Polyetheralkohol auf Basis Glyzerol, Propylenoxid, Ethylenoxid mit einer Hydroxylzahl von 35 mg KOH/g 25,0 g/kg Ethylenglycol

20,0 g/kg Oligooxyalkylenglycol mit einer Hydroxylzahl von 30 mg KOH/g 50,0 g/kg Dioktyladipat

6,0 g/kg Wasser

3,0 g/kg Dibutylzinndilaurat

7,0 g/kg Diethylentriamin

und die Isocyanatkomponente aus:

verflüssigtem Rein-M'-Dipehnylmethandiisocyanat, NCO-Gehalt = 28 bis 30%.

Das mit Zusatzstoffen abgemischte Polyolgemisch wird mit der Isocyanaikomponente im Mischungsverhältnis 100 zu 33 zu dem erfindungsgemäßen thixotropen Polyurethanschaumstoffsystem verarbeitet, das durch folgende Reaktionsparameter charakterisiert wird:

Topfzeit: 22 s

Abbindezeit: 40 s Thix.Zeit: 5 s

Rohdichte, freigeschäumt: 215 kg/m³ Der nach Verschäumung erhaltene weiche, flexible Polyurethanschaumstoff härtet nach Vh Minuten aus und weist ein Rückstellvermögen von 98% auf. Die Härte Shore A liegt bei ca.

Ausführungsbeispiel 2

Erfindungsgemäß besteht die Polyolkomponente aus:

886,0 g/kg Polyetheralkohol auf Basis Glycerol, Propylenoxid, Ethylenoxid mit einer Hydroxylzahl von 35 mg KOH/g 25,0 g/kg Ethylenglycol

20,0 g/kg Oligooxyalkylenglycol mit einer Hydroxylzahl von 30mg KOH/g 50,0 g/kg Dioktyladipat

8,0 g/kg Wasser

3,0 g/kg Dibutyhsinndilaurat

8,0 g/kg Diethylentriamin

und die Isocyanatkomponente aus:

verflüssigtem Rein-M'-Diphenylmethandiisocyanat, NCO-Gehalt = 28 bis 30%.

Das mit Zusatzstoffen abgemischte Polyolgemisch wird mit der Isocyanatkomponente im Mischungsverhältnis 3,4 zu 1,0 zu dem erfindungsgemäßen thixotropen Polyurethanschaumstoffsystem verarbeitet, das durch folgende Reaktionsparameter gekennzeichnet wird:

Topfzeit: 21 s

Abbindezeit: 44 s Thix.Zeit: 5 s

Rohdichte, freigeschäumt: 220 kg/m³ Der nach der Verschäumung erhaltene weiche, flexible Polyurethanschaumstoff härtet nach 2,5 Minuten aus und weist ein Rückstellvermögen von 98% auf. Die Härte Shore A liegt bei

Ausführungsbeispiel 3

Erfindungsgemäß besteht die Polyolkomponente aus:

882,0 g/kg Polyetheralkohol auf Basis Glycerol, Propylenoxid, Ethylenoxid mit einer Hydroxylzahl von 35 mg KOH/g 25,0 g/kg Ethylenglycol

20,0 g/kg Oligooxyalkylenglycol mit einer Hydroxylzahl von 20 mg KOH/g 50,0 g/kg Dioktyladipat 10,0 g/kg Wasser

4,0 g/kg Dibutylzinndilaurat

9,0 g/kg Diethylentriamin

und die Isocyanatkomponente aus:

400,0 g/kg 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat 30,0 g/kg Dipropylenglycol 570,0 g/kg Polyphenylmethanpolyisocyanat

Das mit Zusatzstoffen abgemischte Polyolgemisch wird mit einer urethanmodifizierten Isocyanatkomponente im Mischungsverhältnis 2,75zu1,0zu dem erfindungsgemäßenthixotropen Polyurethanschaumstoffsystem verarbeitet, das durch folgende Reaktionsparameter charakterisiert wird:

Topfzeit: 28 s

Abbindezeit: 45 s Thix.Zeit: 5s

Rohdichte, freigeschäumt: 205 kg/m³ Der nach Verschäumung erhaltene weiche, flexible Polyurethanschaumstoff härtet nach 2,5 Minuten aus und weist ein Rückstellvermögen von 97,5% auf. Die Härte Shore A liegt bei

Claims (4)

1 bis 10 g metallorganischer und/oder Alfinkatalysator

0 bis 150 g Diester der Adipinsäure mit Alkoholen von 6 bis 12 Kohlenstoffatomen 3 bis 20 g primäres aliphatisches oder aromatisches di- oder trifunktionelles Amin oder dessen Gemische

1. Thixotropes Polyurethansystem zur Herstellung von weichen, flexiblen Polyurethanschaumstoffen, das aus einer mit Treibmittel und üblichen Zusatzstoffen abgemischten Polyolkomponente und aus einer Isocyanatkomponente, die verflüssigtes Rein-4,4'-Diphenylmethandiisocyanat und/oder urethanmodifiziertes 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat-Prepolymer einzeln oder im Gemisch mit PolyphenylmethanpolyisocyanatNCO-Gehalt von 23 bis 30% enthält, besteht, wobei das Verhältnis Polyolkomponente zu Isocyanatkomponente 2 zu 1 bis 5 zu 1 beträgt, dadurun gekennzeichnet, daß die Polyolkomponente

800 bis 950 g Polyoxyalkylentriol, OH-Zahl = 25 bis 36 mg KOH/g 20 bis 50 g kurzkettiges Diol, OH-Zahl = 1000 bis 1810 mg KOH/g

0 bis 40 g kurzkettiges Polyol, Funktionalität größer 2

5 bis 30 g Oligooxyalkylendiol, OH-Zahl = 27 bis 195 mg KOH/g

2. Thixotropes Polyurethansystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Diester ein Dioktyladipat ist.

2 bis 10 g Wasser und/oder

10 bis 100 g physikalisches Treibmittel
enthält.

3. Thixotropes Polyurethansystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das primäre aliphatischetrifunktionelle Amin Diethylentriamin ist.

4. Thixotropes Polyurethansystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kurzkettige Polyol ein propoxyliertes aromatisches Polyamin-Triolgemisch mit einem Stickstoffgehalt von 2,0 bis 5,0% oder ein propoxyliertes aliphatisches Polyamin mit einem Stickstoffgehalt von 4,0 bis 11,0% oder ein verzweigter Polyesteralkohol, deren Hydroxylzahl im Bereich von 350 bis 500 mg KOH/g liegt, oder ein kurzkettiges Triol mit einer Hydroxylzahl von 1200 bis 1830 mg KOH/g ist.