DE10000494A1 - Verfahren zur Herstellung von Polyurethanschaumstoffen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Polyurethanschaumstoffen

Info

Publication number
DE10000494A1
DE10000494A1 DE10000494A DE10000494A DE10000494A1 DE 10000494 A1 DE10000494 A1 DE 10000494A1 DE 10000494 A DE10000494 A DE 10000494A DE 10000494 A DE10000494 A DE 10000494A DE 10000494 A1 DE10000494 A1 DE 10000494A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
foams
catalysts
polyol component
catalyst
mixture
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE10000494A
Other languages
English (en)
Other versions
DE10000494B4 (de
Inventor
Karl-Heinz Thiele
Peter Gansen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Otto Bock Orthopadische Industrie KG
Otto Bock Schaumsysteme GmbH
Original Assignee
Otto Bock Orthopadische Industrie KG
Otto Bock Schaumsysteme GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Otto Bock Orthopadische Industrie KG, Otto Bock Schaumsysteme GmbH filed Critical Otto Bock Orthopadische Industrie KG
Priority to DE10000494A priority Critical patent/DE10000494B4/de
Priority to EP00120527A priority patent/EP1097953A3/de
Priority to JP2000305028A priority patent/JP2001139655A/ja
Priority to KR1020000064856A priority patent/KR20010051399A/ko
Priority to US09/706,479 priority patent/US6346559B1/en
Publication of DE10000494A1 publication Critical patent/DE10000494A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10000494B4 publication Critical patent/DE10000494B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/48Polyethers
    • C08G18/4833Polyethers containing oxyethylene units
    • C08G18/4837Polyethers containing oxyethylene units and other oxyalkylene units
    • C08G18/485Polyethers containing oxyethylene units and other oxyalkylene units containing mixed oxyethylene-oxypropylene or oxyethylene-higher oxyalkylene end groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/08Processes
    • C08G18/16Catalysts
    • C08G18/18Catalysts containing secondary or tertiary amines or salts thereof
    • C08G18/1841Catalysts containing secondary or tertiary amines or salts thereof having carbonyl groups which may be linked to one or more nitrogen or oxygen atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/42Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain
    • C08G18/4202Two or more polyesters of different physical or chemical nature
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/65Low-molecular-weight compounds having active hydrogen with high-molecular-weight compounds having active hydrogen
    • C08G18/66Compounds of groups C08G18/42, C08G18/48, or C08G18/52
    • C08G18/6666Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52
    • C08G18/667Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52 with compounds of group C08G18/32 or polyamines of C08G18/38
    • C08G18/6674Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52 with compounds of group C08G18/32 or polyamines of C08G18/38 with compounds of group C08G18/3203
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2110/00Foam properties
    • C08G2110/0008Foam properties flexible
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2110/00Foam properties
    • C08G2110/0033Foam properties having integral skins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2110/00Foam properties
    • C08G2110/0041Foam properties having specified density
    • C08G2110/005< 50kg/m3
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2110/00Foam properties
    • C08G2110/0083Foam properties prepared using water as the sole blowing agent

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polyu­ rethanschaumstoffen, insbesondere von flexiblen bis halbharten Blockschaumstoffen oder Weichformschaumstoffen mit Polyestern oder Polyethern als Polyolen.
Polyurethanschaumstoffe werden üblicherweise durch Vermischen einer Polyisocyanatkomponente aus wenigstens einem Di- oder Po­ lyisocyanat mit einer Polyolkomponente aus wenigstens einem Po­ lyether- oder Polyesterpolyol in Gegenwart wenigstens eines Ka­ talysators und wenigstens eines Treibmittels und ggf. im Bei­ sein verschiedener in der Polyurethanchemie gut bekannter Hilfs- und Zusatzstoffe hergestellt.
Durch gezielte Mitverwendung niedermolekularer Diole als Ket­ tenverlängerer oder von Triolen und Aminen als Vernetzer können die Eigenschaften der PUR-Schaumstoffe in weiten Bereichen ein­ gestellt werden.
Als Treibmittel werden allgemein bei PU-Schaumstoffen haupt­ sächlich Kohlendioxid oder Halogenalkane verwendet. Die Auswahl des Treibmittels richtet sich unter anderem nach dem aufzu­ schäumenden Reaktionsgemisch und der gewünschten Festigkeit so­ wie weiteren Eigenschaften des fertig aufgeschäumten Schaum­ stoffes. Für die Herstellung härterer Polyurethanschaumstoffe wurden bislang neben Wassser insbesondere Fluorchlorkohlenwas­ serstoffe (FCRW), Hydrogenfluorchlorkohlenwasserstoffe (HFCKW), Hydrogenfluorkohlenwasserstoffe (HFKW) oder spezielle Carbamate als Treibmittel verwendet.
Wegen der bekannten ökologischen Problematik im Zusammenhang mit den genannten halogenhaltigen Treibmitteln geht deren Ver­ wendung auch im Bereich der Schaumstoffe ständig zurück.
Eine Verwendung von Kohlenwasserstoffen, wie z. B. den isomeren Pentanen bzw. von Cyclopentanen als Treibmittel scheidet meist wegen der leichten Entflammbarkeit der Substanzen aus.
Das übliche Treibmittel bei der Herstellung von flexiblen Blockschaumstoffen oder Formschaumstoffen ist Wasser, welches sich bei der Umsetzung mit Isocyanaten zu Kohlendioxid und Harnstoff umsetzt. Der alleinige Einsatz von Wasser als Treib­ mittel kann den Nachteil haben, daß der entstehende Harnstoff die Elastizität der entstehenden Schaumstoffe reduziert.
Als Katalysatoren zur Herstellung von Polyurethanschaumstoffen allgemein dienen hauptsächlich tertiäre Amine und zinnorgani­ sche Verbindungen. Eine Cokatalyse, z. B. durch Metallkatalysa­ toren, ist möglich. Insbesondere bei der Herstellung von flexi­ blen bis halbharten Block- oder Formschaumstoffen werden u. a. einbaubare Katalysatoren verwendet, die über eine primäre oder sekundäre Aminfunktion oder über Hydroxylgruppen in die polyme­ re Matrix eines Polyurethanschaumstoffes eingebunden werden. Diese Katalysatoren weisen jedoch bisher schwerwiegende Nach­ teile auf.
Zunächst müssen derartige Katalysatoren bislang mit einer ge­ eigneten Cokatalyse eingesetzt werden. Ohne Cokatalyse wird beispielsweise eine unzureichende Aushärtung beobachtet.
Desweiteren führen die meisten bekannten einbaubaren Katalysa­ toren bei Blockschaumstoffen zu einem Phänomen, das als "Kernverfärbung" bekannt ist - eine beginnende oxidative Zer­ setzung im Zentrum des Schaumblocks aufgrund der entstehenden Reaktionswärme. Auch ist eine Katalyse mit einbaubaren Kataly­ satoren bei Blockschaumstoffen bisher nicht bzw. nur schwer aussteuerbar. Das besonders kritische Verhältnis von offenen und geschlossenen Zellen sowie die Zellöffnung zum richtigen Zeitpunkt läßt sich nur schwer einstellen.
Eine weitere Schwierigkeit, die sich bei einer Aktivierung mit einbaubaren Katalysatoren insbesondere bei Blockschaumstoffen auf Polyesterbasis ergibt, ist eine Verschlechterung der Hydro­ lysenalterung.
Bei der Verwendung von Aminkatalysatoren ergeben sich zusätz­ lich Probleme mit einer möglichen anhaltenden Aminausdünstung, die zu Geruchsbelästigung oder sogar gesundheitlichen Belastun­ gen führen kann. Die Geruchsbelästigung ist ein besonderes Pro­ blem bei Blockschaumstoffen auf Polyesterbasis.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Polyurethanschaumstoff zur Verfügung zu stellen, bei welchem auf die Mitverwendung umweltschädlicher Treibmittel sowie weitgehend auf herkömmliche Amin- Katalysatoren verzichtet werden kann. Dabei wird angestrebt, daß bei Blockschaumstoffen mit entsprechenden physikalischen Eigenschaften eine deutlich reduzierte Kernverfärbung und eine deutlich geringere Geruchsausdünstung als bei üblichen Schaum­ stoffen erreicht wird.
Überraschenderweise wurde jetzt gefunden, daß bestimmte Carba­ mate der nachstehend näher beschriebenen Art Katalysatoren und gleichzeitig Treibmittel darstellen, die insbesondere auch die Herstellung von Polyurethan-Blockschaumstoffen, speziell von flexiblen bis halbharten Blockschaumstoffen sowie Weichform­ schaumstoffen, ermöglichen. Dabei kann auf die Verwendung von zusätzlichen Treibmitteln ganz oder teilweise verzichtet wer­ den. Darüberhinaus werden herkömmliche Aminkatalysatoren voll­ ständig ersetzt. Eine Co-Katalyse mit anderen die Polyurethan­ bildung katalysierenden Katalysatoren, beispielsweise bestimm­ ten Metallkatalysatoren, ist jedoch möglich.
Die EP-B 0 121 850 beschreibt zwar bereits die Verwendung be­ stimmter Carbamate, die Hydroxylgruppen tragen, als Treibmittel für Polyurethanschaumstoffe, wobei diese wie den Ausführungs­ beispielen zu entnehmen, vorzugsweise in Kombination mit ande­ ren Treibmitteln zum Einsatz gelangen. Die EP-B 0 121 850 ver­ mittelt jedoch keinen Hinweis auf den überraschenden Befund, daß die Carbamate auch als Katalysatoren für die Herstellung von Polyurethanschaumstoffen eingesetzt werden können. Aufgrund der speziellen Konstitution der dort angegebenen Carbamate kön­ nen diese die tertiären Amin-Katalysatoren auch nicht ersetzen.
Die EP-B-10 652 250 beschreibt den Einsatz von hydroxylgruppen­ haltigen Carbamaten als ausschließliches Treibmittel für Inte­ gralschaumstoffe. Auch hier geht es nicht um den Ersatz von Ka­ talysatoren, vielmehr werden dabei Katalysatoren verwendet, die zu den o. g. unerwünschten Begleiterscheinungen, wie Geruchsbe­ lästigung und PVC-Verfärbung führen.
Zur Lösung der o. g. Aufgabe sieht die Erfindung einem Ver­ fahren zur Herstellung von Polyurethanschaumstoff in Gegenwart wenigstens eines Katalysators und wenigstens eines Treibmittels vor, daß ein Carbamat oder ein Gemisch von Carbamaten der all­ gemeinen Formel I
wobei:
R1 und R2 für gleiche oder verschiedene Alkylreste stehen,
R3 und R4 für gleiche oder verschiedene Reste stehen und Was­ serstoff oder Alkylreste bedeuten,
R5 Wasserstoff, einen Alkanolrest, einen Polyethermonoolrest oder den mit X gekennzeichneten Rest bedeutet
n für 2 oder 3 steht,
als Katalysator und zugleich als Treibmittel verwendet wird, im wesentlichen unter Ausschluß von Aminkatalysatoren.
Das Verfahren führt zu PU-Schaumstoffen, insbesondere Block- und Weichschaumstoffen, die bei gleicher Härte deutlich redu­ zierte Kernverfärbungen und einen deutlich geringeren Geruch als mit üblichen Katalysatoren hergestellte Schaumstoffe auf­ weisen.
Die erfindungsgemäß hergestellten Schaumstoffe zeichnen sich durch eine niedrigere Rohdichte, verglichen mit Schaumstoffen, die mit gleichem Wassergehalt hergestellt wurden, problemlose Verarbeitung, reduzierte Aminemissionen und gute Hydrolysesta­ bilität aus. Bei Blockschaumstoffen tritt keine oxidative Kern­ verfärbung auf.
Unter einem Alkanolrest werden dem Chemiker unter diesem Be­ griff allgemein bekannte Gruppen verstanden, wie z. B. ein Methanolrest, Ethanolrest, Propanolrest, Isopropanolrest, Buta­ nolrest, Isobutanollrest, t-Butanollrest, Pentanolrest, Hexa­ nolrest, Heptanolrest usw.
Unter "Alkylrest" werden alle unter die allgemeine chemische Definition eines Alkylrestes fallenden Gruppen verstanden, ins­ besondere Methylreste, Ethylreste, Propylreste, Butylreste, Isopropylreste, Isobutylreste, Tertiärbutylreste, Cyclopropyl­ reste, Cyclopenthylreste, Cyclohexylreste, Cycloheptylreste so­ wie längerkettige verzweigte oder unverzweigte oder cyclische Alkylreste.
Vorzugsweise ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß der Polyurethanschaumstoff aus einem Reaktionsgemisch hergestellt wird, welches enthält:
  • A) eine Polyisocyanatkomponente mit einem NCO-Gehalt von 25 bis 48,3 Gew.-%, bestehend aus reinem oder modifiziertem Toluy­ lendiisocyanat oder einem oder einem, gegebenenfalls modifi­ zierten Polyisocyanat oder Polyisocyanatgemisch, der Diphenyl­ methanreihe;
  • B) eine Polyolkomponente einer mittleren Hydroxylfunktionali­ tät von 2-6, bestehend aus wenigstens einem Polyether- oder Polyesterpolyol mit OH-Zahlen < 70, ggf. unter Zusatz üblicher Hilfs- und Zusatzstoffe, wie sie aus der Polyurethanchemie bekannt sind.
Weiter vorzugsweise kann das Reaktionsgemisch zusätzlich weite­ re Polyester- oder Polyether-Polyole oder Abmischungen daraus mit OH-Zahlen von 70-400 enthalten.
Als Isocyanatkomponenten sind allgemein aliphatische, cycloali­ phatische, araliphatische, aromatische und heterocyclische Po­ lyisocyanate geeignet, wie sie z. B. von W. Siefken in Justus Liebigs Annalen der Chemie, 562, Seiten 75 bis 136, beschrieben werden. Bevorzugt sind solche der Formel Q(NCO)n, in der n = 2 bis 4, vorzugsweise 2, und Q einen aliphatischen Kohlenwasser­ stoffrest mit 2 bis 18, vorzugsweise 6 bis 10 C-Atomen, einen cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 4 bis 15, vorzugs­ weise 5 bis 10 C-Atomen, einen aromatischen Kohlenwasser­ stoffrest mit 6 bis 15, vorzugsweise 6 bis 13 C-Atomen oder ei­ nen araliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 8 bis 15, vor­ zugsweise 8 bis 13 C-Atomen bedeuten, z. B. solche Polyisocya­ nate, wie sie in der DE-OS 28 32 253, Seiten 10 bis 11, be­ schrieben sind.
Besonders bevorzugt werden die technisch leicht zugänglichen Polyisocyanate, z. B. das 2,4- und 2,6-Toluylendiisocyanat sowie beliebige Gemische dieser Isomeren ("TDI"), Polyphenylpolyme­ thylenpolyisocyanate, wie sie durch Anilin-Formaldehyd- Kondensation und anschließende Phosgenierung hergestellt werden ("rohes MDI") und Carbodiimidgruppen, Urethangruppen, Allopha­ natgruppen, Isocyanuratgruppen, Harnstoffgruppen oder Biuretgruppen aufweisende Polyisocyanate ("modifizierte Polyisocyana­ te"), insbesondere solche modifizierten Polyisocyanate, die sich vom 2,4- und/oder 2,6-Toluylendiisocyanat bzw. vom 4,4'- und/oder 2,4'-Diphenylmethandiisocyanat ableiten.
Die Polyisocyanatkomponente A) ist vorzugsweise bei 20°C flüs­ sig und weist einen NCO-Gehalt von 25 bis 48,3 Gew.-%, vorzugs­ weise von 48,3 Gew.-% auf. Es handelt sich bevorzugt um ein rei­ nes oder modifiziertes Toluylendiisocyanat oder mindestens ein, gegebenenfalls chemisch modifiziertes, Polyisocyanat oder Po­ lyisocyanatgemisch der Diphenylmethanreihe.
Hierunter sind insbesondere 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethan, dessen technische Gemische mit 2,4'-Diisocyanatodiphenylmethan und gegebenenfalls 2,2'-Diisocyanatodiphenylmethan, Gemische dieser Diisocyanate mit ihren höheren Homologen, wie sie bei der Phosgenierung von Anilin/Formaldehyd-Kondensaten anfallen und/oder bei der destillativen Aufarbeitung von derartigen Phosgenierungsprodukten erhalten werden, zu verstehen. Bei der "chemischen Modifizierung" dieser Polyisocyanate handelt es sich insbesondere um die an sich bekannte Urethan-Modifi­ zierung, z. B. durch Umsetzung von bis zu 30 Äquivalentprozent der vorliegenden NCO-Gruppen mit Polypropylenglykolen eines ma­ ximalen Molekulargewichts von 700 oder um eine an sich bekannte Carbodiimidisierung von bis zu 30% der vorliegenden NCO- Gruppen.
Die zum Einsatz kommenden Polyetherpolyole enthalten mindestens zwei gegenüber Isocyanaten reaktive Wasserstoffatome und weisen Hydroxylzahlen von 20 bis 400 auf. Sie werden erhalten durch Polyaddition von Alkylenoxiden wie beispielsweise Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid, Dodecyloxid, oder Styroloxid, vor­ zugsweise Propylenoxid oder Ethylenoxid an Starterverbindungen wie Wasser, Propylenglykol, Ethylenglykol, Glyzerin, Trimethy­ lolpropan, Pentaerythrit, Sorbit oder anderen.
Geeignete Polyesterpolyole sind die an sich bekannten, Hydroxylgruppen aufweisenden Veresterungsprodukte von vorzugs­ weise zweiwertigen Alkoholen wie beispielsweise Ethylenglykol, Diethylenglykol, Propylenglykol, Neopentylglykol, 1,4- Butandiol, 1,6-Hexandiol mit unterschüssigen Mengen an vorzugs­ weise difunktionellen Carbonsäuren wie beispielsweise Bern­ steinsäure, Adipinsäure, Phthalsäure, Tetrahydrophthalsäure, Hexahydrophthalsäure oder Gemischen derartiger Säuren.
Als Hilfs- und Zusatzmittel werden einerseits die erfindungswe­ sentlichen Carbamate und andererseits Zusatzmittel der an sich bekannten Art verwendet.
Bei den erfindungswesentlichen Carbamaten handelt es sich um Verbindungen der bereits o. g. allgemeinen Formel, wobei die Va­ riablen R1 bis R5 und n die bereits o. g. Bedeutung haben.
Vorzugsweise werden solche Carbamate der folgenden allgemeinen Formel (I) eingesetzt,
wobei:
R5 Wasserstoff, eine Alkylrest oder den mit X gekennzeichneten Reste bedeuten.
R1 und R2 Methylreste bedeuten.
R3 und R4 Wasserstoff bedeuten und
n für 3 steht.
Ferner sind solche Carbamate bevorzugt, bei denen R5 einen Alkanolrest bedeutet, R1 und R2 Methylreste bedeuten und R3 und R4 für gleiche oder verschiedene Reste stehen und Wasserstoff oder Alkylreste bedeuten.
Die Herstellung der Carbamate kann durch einfache Sättigung der zugrundeliegenden Diamine der Formel II
mit gasförmigem oder festem Kohlendioxid bei Temperaturen zwi­ schen 40 und 130°C mit oder ohne Verwendung eines geeigneten Lösungsmittels erfolgen. Bei den zur Diskussion stehenden fle­ xiblen Blockschaumstoffen bzw. Formschaumstoffen hat sich Was­ ser als Lösungsmittel als besonders geeignet herausgestellt.
Besonders bevorzugt sind 3-Dimethylaminopropylamin und Bis(3- dimethylaminpropyl)amin zur Herstellung der Carbamate oder Ge­ mische dieser Amine.
Als weiteres Treibmittel wird bei den erfindungsgemäßen Schaum­ stoffen bevorzugt Wasser eingesetzt. Wasser erzeugt durch die Reaktion mit Isocyanat Kohlendioxid. Für bestimmte Schaumstoff­ qualitäten ist die Mitverwendung von flüssigem oder gasförmigem Kohlendioxid möglich. Andere physikalische Treibmittel können mitverwendet werden, sind aber nicht bevorzugt.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das als Katalysator verwendete Carbamat in einer Menge von weniger als 8 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 6, weiter vorzugsweise 0,3 bis 4 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Komponente B), ver­ wendet.
Weitere, gegebenenfalls mitzuverwendende Hilfs- und Zusatzmit­ tel sind die bei der Herstellung von Polyurethanschaumstoffen üblichen wie z. B. Aktivatoren oder Stabilisatoren. Weitere Hilfs- und Zusatzstoffe sind beispielsweise oberflächenaktive Zusatzstoffe und Schaumstabilisatoren sowie Zellregler, Reakti­ onsverzögerer, Stabilisatoren, flammhemmende Substanzen, Weich­ macher, Farbstoffe und Füllstoffe sowie fungistatisch und bakteriostatisch wirksame Substanzen. Einzelheiten über die Ver­ wendungs- und Wirkungsweise dieser Zusatzmittel sind z. B. ange­ geben in: Kunststoff-Handbuch, Band VII, Hrsg. Vieweg und Höchtlen, Carl Hanser Verlag, München 1966, S. 103-113.
Die Ausgangskomponenten werden im übrigen in solchen Mengen eingesetzt, die einer Isocyanat-Kennzahl von 80 bis 120, vor­ zugsweise 95 bis 105, entsprechen.
Weiterhin kann zusätzlich wenigstens ein Cokatalysator einge­ setzt werden, z. B. ein Metallkatalysator wie z. B. Dibutylzinn­ dilaurat oder Zinndioktoat.
Die Reaktionskomponenten werden erfindungsgemäß nach dem an sich bekannten Einstufenverfahren, dem Prepolymerverfahren oder dem Semiprepolymerverfahren zur Umsetzung gebracht, wobei man sich oft maschineller Einrichtungen bedient, z. B. solcher, die in der US-PS 27 64 565 beschrieben werden. Einzelheiten über Verarbeitungseinrichtungen, die auch erfindungsgemäß in Frage kommen, werden im Kunststoff-Handbuch, a. a. O., S. 121-205 be­ schrieben.
Bei der Schaumstoffherstellung kann erfindungsgemäß die Ver­ schäumung auch in geschlossenen Formen durchgeführt werden. Da­ bei wird das Reaktionsgemisch in eine Form eingetragen. Als Formmaterial kommt Metall, z. B. Aluminium, oder Kunststoff, z. B. Epoxidharz, in Frage.
In der Form schäumt das schaumfähige Reaktionsgemisch auf und bildet den Formkörper. Die Formverschäumung kann dabei so durchgeführt werden, daß das Formteil an seiner Oberfläche Zellstruktur aufweist. Erfindungsgemäß kann man in diesem Zu­ sammenhang so vorgehen, daß man in die Form so viel schaumfähi­ ges Reaktionsgemisch einträgt, daß der gebildete Schaumstoff die Form gerade ausfüllt.
Man kann jedoch auch so arbeiten, daß man mehr schaumfähiges Reaktionsgemisch in die Form einträgt, als zur Ausfüllung des Forminneren mit Schaumstoff notwendig ist. Im letztgenannten Fall wird somit unter "overcharging" gearbeitet; eine derartige Verfahrensweise ist z. B. aus den US-PS 31 78 490 und 31 82 104 bekannt.
Bei der Formverschäumung werden vielfach an sich bekannte "äußere Trennmittel", wie Siliconöle, mitverwendet. Selbstver­ ständlich können aber auch Schaumstoffe durch Blockverschäumung hergestellt werden.
Zur Herstellung von Polyurethan-Blockschaumstoffen konnte im Stand der Technik auf den Einsatz von tertiären Aminen nicht verzichtet werden. Probleme bei den mechanischen Polyurethan­ schaumstoff-Eigenschaften oder oxidative Kernverfärbung, die eine weitere Verwendung ausschließen konnten nicht vermieden werden, wenn ausschließlich über Amin- oder Hydroxyl-Funktionen einbaubare Katalysatoren zum Einsatz kamen.
Die erfindungsgemäß hergestellten Schaumstoffe sind vorzugswei­ se flexible Blockschäume, die u. a. für den Einsatz in der Auto­ mobilindustrie und der Möbelindustrie vorgesehen sind. Vorteil­ haft können die erfindungsgemäßen Blockschaumstoffe auch zur Kaschierung eingesetzt werden.
Beispiele
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der Blockverschäumung können alle Komponenten getrennt dosiert wer­ den, in einer Mischkammer zusammengebracht und anschließend in der bei Blockschaumstoffen üblichen Weise auf ein schräglaufen­ des Papier aufgetragen. Ebenso ist es möglich, die Zusatzstoffe vorab vorzumischen und als dritte Komponente im Mischkopf zuzu­ dosieren.
Die Temperatur der Reaktionskomponenten (Poyisocyanatkomponente A) bzw. Polyolkomponente) liegt im allgemeinen innerhalb des Temperaturbereichs von 20 bis 45°C.
Ausgangsmaterialien Polyisocyanat 1
Toluylendiisocyanat mit einem Gehalt an 2,4-Isomeren von 80% und einem Gehalt an 2,6-Isomeren von 20%.
Polyisocyanat 2
Toluylendiisocanat mit einem Gehalt an 2,4-Isomeren von 65% und einem Gehalt an 2,6-Isomeren von 35%.
Polyisocyanat 3
Polyisocyanat mit einem NCO-Gehalt von 32,5% und einer Viskosi­ tät von 25 mPas, bestehend aus 15% polymerem MDI, einer Kon­ zentration von 2,4'-Diphenylmethandiisocyanat von 24% und einer Konzentration von 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat von etwa 64%.
Polyol 1
Polyesterpolyol durch Umsetzung von Adipinsäure, Diethylengly­ kol und Trimethylolpropan (OH-Zahl: 61, Säurezahl 1,4, mittlere Funktionalität ~ 2,5).
Polyol 2
Desmophen 2450 der Bayer AG. Polyester mit einer OH-Zahl von etwa 210.
Polyol 3
Polyethertriol der OH-Zahl 36 hergestellt durch Propoxylierung von Trimethylolpropan mit anschließender Ethoxylierung des Pro­ poxylierungsproduktes (PO : EO-Gewichtsverhältnis ~ 85 : 15).
Carbamat 1
In 400 g 3-Dimethylaminopropylamin in 400 g Wasser wird bis zur Sättigung CO2 eingeleitet. Die aufgenommene CO2-Masse beträgt 195 g und die Viskosität bei 25°C 95 mPa.s.
Der Geruch wurde nach der VDA-Empfehlung 270 Variante B-3 be­ stimmt. Die Note 1 steht darin für nicht wahrnehmbar und die Note 6 für unerträglich.
Beispiele Blockschaumstoff
Die Blockschaumstoffe werden auf einer handelsüblichen Anlage UBT der Firma Henneke hergestellt.
Alle Konzentrationsangaben sind in Gewichtsteilen.
1 Handelsprodukt der Bayer AG
2 Handelsprodukt von Goldschmidt
3 WITCO
Die Aminbestimmung wurde mit handelsüblichen Kurzzeitröhrchen der Firma Dräger Sicherheitstechnik GmbH vorgenommen. Beim Ver­ gleichsbeispiel 2 ist die Hydrolysenalterung schlecht, während der Schaumstoff des Vergleichsbeispiels 1 einen schlechten Ge­ ruch hat.
Herstellung eines erfindungsgemäßen Weichformschaums
Das Polyol wird mit den angegebenen Stoffen außerdem Isocyanat vorvermischt. Auf einer handelsüblichen Hochdruckmaschine wer­ den jeweils die Formulierung mit dem Isocyanat miteinander ver­ mischt und das Reaktionsgemisch wird in eine 40 Liter Kasten­ form eingetragen, die auf 50°C erwärmt ist. Die Form wird ge­ schlossen und nach etwa fünf Minuten wird das Formteil entformt. Die Füllmenge wird so gewählt, daß das Formteilgewicht 2,1 kg beträgt. Es resultiert ein üblicher elastischer Weich­ formschaum. Die Aminbestimmung wird nach einem Tag Lagerung in der vorbeschriebenen Weise durchgeführt.

Claims (11)

1. Verfahren zur Herstellung von Polyurethanschaumstoff in Ge­ genwart wenigstens eines Katalysators und wenigstens eines Treibmittels, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Carbamat oder ein Gemisch von Carbamaten der allgemeinen Formel I
wobei:
R1 und R2 für gleiche oder verschiedene Alkylreste stehen,
R3 und R4 für gleiche oder verschiedene Reste stehen und Was­ serstoff oder Alkylreste bedeuten,
R5 Wasserstoff, eine Alkanolrest, einen Polyethermonoolrest oder den mit X gekennzeichneten Rest bedeutet,
n für 2 oder 3 steht,
als Katalysator und Treibmittel verwendet wird, im wesentlichen unter Ausschluß von Aminkatalysatoren.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyurethanschaumstoff aus einem Reaktionsgemisch hergestellt, welches enthält
  • A) eine Polyisocyanatkomponente mit einem NCO-Gehalt von 25 bis 48,3 Gew.-%, bestehend aus reinem oder modifiziertem Toluylen­ diisocyanat oder einem gegebenenfalls modifizierten Polyisocya­ nat oder Polyisocyanatgemisch der Diphenylmethanreihe;
  • B) eine Polyolkomponente einer mittleren Hydroxylfunktionalität von 2-6 bestehend aus einem oder mehreren Polyether oder Poly­ esterpolyolen.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß min­ destens 70% der Polyolkomponente B) eine OH-Zahl kleiner als 70 hat.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyolkomponente B) weiter wenigstens ein Polyester- oder Polyetherpolyol oder eine Abmischung hiervon mit einer OH- Zahl von 70-400 enthält.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyolkomponente B) weiter wenigstens ein Polyester- oder Po­ lyetherpolyol oder eine Abmischung hiervon mit einer OH-Zahl von 70-400 in einer Konzentration von 0%-20% bezogen auf die Polyolkomponente B) enthält.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man zusätzlich wenigstens ein weiteres Treibmit­ tel einsetzt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Treibmittel Wasser ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man zusätzliche Katalysatoren, Hilfs- und Zusatz­ stoffe einsetzt
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Carbamate in einer Menge von weniger als 8 Gew.-% bezogen auf das Gewicht der Polyolkomponente (B) einge­ setzt werden, vorzugsweise in einer Menge zwischen 0,1 und 6 Gew.-%, weiter vorzugsweise 0,3 bis 4 Gew.-%.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die erfindungsgemäßen Katalysatoren zur Herstel­ lung von flexiblen oder viskoelastischen Blockschaumstoffen eingesetzt werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die erfindungsgemäßen Katalysatoren zur Herstel­ lung von flexiblen oder viskoelastischen Formschaumstoffen ein­ gesetzt werden.
DE10000494A 1999-11-03 2000-01-08 Verfahren zur Herstellung von weichen Polyurethan-Block- oder Formschaumstoffen Expired - Fee Related DE10000494B4 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10000494A DE10000494B4 (de) 1999-11-03 2000-01-08 Verfahren zur Herstellung von weichen Polyurethan-Block- oder Formschaumstoffen
EP00120527A EP1097953A3 (de) 1999-11-03 2000-09-20 Verfahren zur Herstellung von Polyurethanschaumstoffen
JP2000305028A JP2001139655A (ja) 1999-11-03 2000-10-04 ポリウレタンフォームの製造方法
KR1020000064856A KR20010051399A (ko) 1999-11-03 2000-11-02 폴리우레탄 발포제품의 제조방법
US09/706,479 US6346559B1 (en) 1999-11-03 2000-11-03 Polyurethane foam and associated process for production

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19953060.2 1999-11-03
DE19953060 1999-11-03
DE10000494A DE10000494B4 (de) 1999-11-03 2000-01-08 Verfahren zur Herstellung von weichen Polyurethan-Block- oder Formschaumstoffen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10000494A1 true DE10000494A1 (de) 2001-05-23
DE10000494B4 DE10000494B4 (de) 2006-01-05

Family

ID=7927888

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10000495A Expired - Fee Related DE10000495B4 (de) 1999-11-03 2000-01-08 Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Integralschaumstoffen
DE10000494A Expired - Fee Related DE10000494B4 (de) 1999-11-03 2000-01-08 Verfahren zur Herstellung von weichen Polyurethan-Block- oder Formschaumstoffen

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10000495A Expired - Fee Related DE10000495B4 (de) 1999-11-03 2000-01-08 Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Integralschaumstoffen

Country Status (1)

Country Link
DE (2) DE10000495B4 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10842653B2 (en) 2007-09-19 2020-11-24 Ability Dynamics, Llc Vacuum system for a prosthetic foot

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2132102A1 (de) * 1970-06-30 1972-01-05 Grace W R & Co Mischung zur Herstellung von Polyurethanschaeumen
DE2200480A1 (de) * 1971-01-05 1972-07-20 Dunlop Ltd Cellulaere Polymere
EP0121850A2 (de) * 1983-04-05 1984-10-17 Bayer Ag Verfahren zur Herstellung eines zelligen Polyurethans

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2132102A1 (de) * 1970-06-30 1972-01-05 Grace W R & Co Mischung zur Herstellung von Polyurethanschaeumen
DE2200480A1 (de) * 1971-01-05 1972-07-20 Dunlop Ltd Cellulaere Polymere
EP0121850A2 (de) * 1983-04-05 1984-10-17 Bayer Ag Verfahren zur Herstellung eines zelligen Polyurethans

Also Published As

Publication number Publication date
DE10000495B4 (de) 2006-03-23
DE10000494B4 (de) 2006-01-05
DE10000495A1 (de) 2001-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0296449B1 (de) Verfahren zur Herstellung von kalthärtenden Polyurethan-Weichformschaumstoffen
DE3818769A1 (de) Fluessige polyisocyanatmischungen, ein verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung zur herstellung von polyurethan-weichschaumstoffen
EP0346670B1 (de) Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Weichblockschaumstoffen
EP0331941A1 (de) Verfahren zur Herstellung von kalthärtenden Polyurethan-Weichformschaumstoffen mit hervorragenden Dämpfungseigenschaften
EP1097953A2 (de) Verfahren zur Herstellung von Polyurethanschaumstoffen
DE19634700A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Polyurethanhartschaumstoffen
DE4337569A1 (de) Verfahren zur FCKW-freien Herstellung von zelligen Polyurethanformkörpern
EP1689798B1 (de) Monomerarme prepolymerzusammensetzung aus unsymmetrischen polyisocyanaten und sterisch gehinderten polyolen
EP0472080B1 (de) Verfahren zur Herstellung von harten Polyurethanschaumstoffen
DE4020255A1 (de) Verfahren zur herstellung von urethan- und ueberwiegend isocyanuratgruppen aufweisenden hartschaumstoffen und deren verwendung als daemmaterialien
EP0759042B1 (de) Zu harten polyurethanschaumstoffen führende mischungen
EP0308733B1 (de) Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Hartschaumstoffen
EP1097954B1 (de) Verfahren zur Herstellung von Polyurethanschaumstoffen
EP0649440B1 (de) Verfahren zur herstellung von harten urethangruppen und überwiegend isocyanuratgruppen aufweisenden schaumstoffen
DE4328383A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Schaumstoffen auf Isocyanatbasis
EP0610752B1 (de) Verfahren zur Herstellung von Schaumstoffen auf Isocyanatbasis
EP0535358B1 (de) Verfahren zur Herstellung von flammgeschützten Urethangruppen aufweisenden Hartschaumstoffen
DE10000494B4 (de) Verfahren zur Herstellung von weichen Polyurethan-Block- oder Formschaumstoffen
DE4202992A1 (de) Verfahren zur herstellung von elastischen, offenzelligen pur-weichschaumstoffen
DE4006247A1 (de) Verfahren zur herstellung von offenzelligen polyurethan-weichschaumstoffen
DE102008010753A1 (de) Polyurethanelastomere, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung
DE102006032187A1 (de) Polyharnstoff-Polyurethan-Formkörper und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE19954739A1 (de) Flammwidriger HR-Kaltformschaum mit reduzierter Rauchgasdichte und -toxizität
DE3842220A1 (de) Verfahren zur herstellung von offenzelligen, hydrophilen polyurethanschaumstoffen
DE3825147A1 (de) Verfahren zur herstellung von polyurethanschaumstoffen

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8363 Opposition against the patent
8339 Ceased/non-payment of the annual fee