DE10121735A1 - Schwingungsdämpfer - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft Federelemente, basierend auf einem hohlen zylindrischen Dämpfungselement (i) auf der Basis von Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten, wobei der Hohlraum durch mindestens eine Kante (ii) verengt wird, die mindestens einen Einschnitt (iii) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft Federelemente basierend auf einem hohlen zylindrischen Dämpfungselement (i) auf der Basis von Poly­ isocyanat-Polyadditionsprodukten, wobei der Hohlraum durch mindestens eine, bevorzugt eine Kante (ii) verengt wird, die mindestens einen, bevorzugt 2 bis 8, besonders bevorzugt 3 bis 5 Einschnitt(e) (iii) aufweist. Dabei basiert (i) bevorzugt auf zelligen Polyurethanelastomeren, die ggf. Polyharnstoffstrukturen enthalten können, besonders bevorzugt auf der Basis von zelligen Polyurethanelastomeren mit einer Dichte nach DIN 53420 von 200 bis 1100, bevorzugt 300 bis 800 kg/m³, einer Zugfestigkeit nach DIN 53571 von ≧ 2, bevorzugt 4 bis 5,8 N/mm², einer Dehnung nach DIN 53571 von ≧ 300, bevorzugt 410 bis 500% und einer Weiterreiß­ festigkeit nach DIN 53515 von ≧ 8, bevorzugt 13 bis 19 N/mm. Des weiteren betrifft die Erfindung Verfahren zur Herstellung von Federelementen, insbesondere solchen mit einem geringen Volumen. Die erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer sind detailliert in den Fig. 1 bis 5 dargestellt.

Die aus Polyurethanelastomeren hergestellten Federungselemente werden in Automobilen beispielsweise innerhalb der Schwingungs­ dämpfer, beispielsweise auf der Basis von elastischen Kunst­ stoffen, beispielsweise Gummi oder Elastomeren auf der Basis von Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten, beispielsweise Poly­ urethanen und/oder Polyharnstoffen, verwendet und sind all­ gemein bekannt. Sie werden insbesondere in Kraftfahrzeugen als Stoßdämpfer oder Pralldämpfer eingesetzt. Die Aufgabe der Schwingungsdämpfer besteht allgemein darin, Schwingungen durch Umwandlung von Schwingungsenergie in Wärme zum Abklingen zu bringen.

Federelemente sind u. a. im LKW-Bereich zur Federung und Schwingungsdämpfung der Personenkabine bekannt. Die Kabine ist üblicherweise auf dem Fahrzeugrahmen an mehreren Stellen elastisch gelagert. Die Lagerstellen dienen direkt oder indirekt als Verbindungsstellen zwischen Rahmen und Kabine.

Somit wird die Kabine gegen die Schwingungen, die über das Fahr­ werk eingetragen werden, entkoppelt. Das führt zu einer wesent­ lichen Verbesserung des Fahrkomfort.

Aufgrund der sehr unterschiedlichen Charakteristika und Eigen­ schaften einzelner Automobilmodelle müssen die Schwingungs­ dämpfer individuell an die verschiedenen Automobilmodelle ange­ passt werden, um eine ideale Dämpfung zu erreichen. Beispiels­ weise können bei der Entwicklung der Schwingungsdämpfer das Gewicht des Fahrzeugs, das Fahrwerk des speziellen Modells, die vorgesehenen Stoßdämpfer, die Abmessungen des Automobils und seine Motorleistung sowie die gewünschte Dämpfungscharakteristik je nach gewünschtem Komfort bei der Fahrt berücksichtigt werden. Hinzu kommt, dass durch die Konstruktion der Automobile schon aufgrund des zur Verfügung stehende Platzes individuelle auf die jeweilige Automobilkonstruktion abgestimmte Einzellösungen erfunden werden müssen.

Aus den vorstehend genannten Gründen können die bekannten Lösungen für die Ausgestaltung einzelner Schwingungsdämpfer nicht generell auf neue Automobilmodelle übertragen werden. Bei jeder neuen Entwicklung eines Automobilmodells muss eine neue Form des Schwingungsdämpfers entwickelt werden, der den spezifischen Anforderungen des Modells gerecht wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es somit, für ein bestehendes Konzept einen neuen, platzsparenden und kosten­ günstigen Schwingungsdämpfer zu entwickeln, der den spezifischen Anforderungen gerade dieses Modells gerecht wird und einen mög­ lichst guten Fahrkomfort mit hohen Dämpfungseigenschaften gewähr­ leisten soll.

Gerade die räumliche Ausgestaltung der Schwingungsdämpfer, d. h. ihre dreidimensionale Form, hat neben ihrem Material eine entscheidenden Einfluss auf ihre Funktion. Über die Form der Schwingungsdämpfer wird nicht nur ein genaues Einpassen in die Automobilkonstruktion gewährleistet, sondern auch die Dämpfungs­ charakteristik gezielt gesteuert. Dabei haben nicht nur Länge und Dicke des Schwingungsdämpfers Einfluss auf die Funktion, sondern auch weitere Ausgestaltungen in der Form wie z. B. Einfräsungen, Abrundungen, Einbuchtungen oder ähnliches. Diese dreidimensionale Form der Schwingungsdämpfer müsste somit individuell für jedes Automobilmodell entwickelt werden.

Eine besondere Anforderung bestand darin, eine Geometrie für das Dämpfungselement zu finden, mit der nicht nur eine sehr Dämpfungscharakteristik erreicht wird, sondern auch eine mög­ lichst einfache und wirtschaftliche Herstellung ermöglicht wird. Dies gilt insbesondere für Dämpfungselemente mit kleinen Volumen.

Diese Anforderungen werden durch die eingangs dargestellten Federelemente erfüllt.

Im Hinblick auf den bevorzugten Einsatz der Federelemente war es besonders bevorzugt, die Anbindung (z. B. Verschraubung) des Dämpfers unverändert zu lassen. Dabei wird üblicherweise eine eingeclipste Schraube mit dem Träger (z. B. dem LKW) kraft­ schlüssig verbunden. Diese Schraubenverclipsung erfordert erheb­ liche Hinterscheidungen im Schwingungsdämpfer, die durch die Werkzeugkontur im Schäumprozess dargestellt werden muss. Dieses Verfahren bedingt aber, dass der Dämpfer nur als Einzelteil geschäumt werden kann. Um in einem Arbeitsschritt gleichzeitig zwei Teile herstellen zu können, was insbesondere bei Formteilen mit geringem Volumen deutliche Vorteile aufweisen würde, musste die Geometrie des Dämpfers so geändert werden, dass sich seine statischen und dynamischen Eigenschaften nicht wesentlich zum bestehenden Seriendämpfer verändern. Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Geometrie liegt im Einsatz von Entformungs­ kerben (Einschnitte (iii)) im Dämpfer, beispielsweise durch das Anbringen von Stegen im Schäumwerkzeug. Durch diese Kerben ist es möglich, den Schwingungsdämpfer als Doppelteil aus dem Werk­ zeug zu entformen. Durch diese Kerben kann sich der Dämpfer trotz Hinterschneidung beim Entformen über den Kern ziehen.

Die entwickelte Geometrie wird weiterhin charakterisiert durch:

• - Geringe dynamische Versteifung bei der Schwingungsentkopplung
• - Größtmögliche Dämpfung bei hohen eingetragenen Schwingungs­ energien
• - Wegbegrenzung der Einfederung bei hohen Lasten (Kippen der Kabine)

Erfindungsgemäß bevorzugt sind Dämpfungselemente (i) mit einem Volumen von kleiner 40 ml, bevorzugt kleiner 35 ml. Dabei bezieht sich das Volumen auf das Volumen der Polyisocyanat-Polyadditions­ produkte, gegebenenfalls inklusive der in zelligen Polyisocyanat- Polyadditionsprodukten enthaltenen Zellen. Gerade bei diesen Dämpfungselementen zeigen sich die Vorteile der erfindungsgemäßen Einschnitten (iii), die bevorzugt über die ganze Tiefe des Kante (ii) reichen, in der Kante (ii), da mit Hilfe dieser Einschnitte nunmehr die Herstellung dieser Dämpfungselemente als Doppelteil möglich ist.

Bevorzugt ist das Dämpfungselement (i) derart ausgebildet, dass der Hohlraum in (i) konisch zuläuft, d. h. der Durchmesser (ix) ist kleiner als der Durchmesser (viii).

Besonderes bevorzugt sind Federelemente, die Befestigungs­ elemente, z. B. Stifte oder bevorzugt Schrauben, zur Fixierung an dem zu dämpfenden Objekt, z. B. der Fahrerkabine, dem Chassis oder dem Fahrwerk aufweisen. Diese Befestigungselemente stellen bevorzugt Schrauben dar, deren Basis in (i) fixiert wird und deren Schraubengewinde derart aus (i) positioniert wird, das eine externe Befestigung des Dämpfungselements möglich wird. Bevorzugt sind entsprechend Federelemente, bei denen in dem Hohlraum von (i) ein Befestigungselement (v) fixiert ist, das eine Schraube aufweist, wobei besonders bevorzugt das Schraubengewinde nicht in den Hohlraum von (i) ragt, sondern an dem Ende von (i), an dem (v) fixiert wird, hervorsteht. Das Befestigungselement (v) weist bevorzugt einen Durchmesser (xii) von 14 mm bis 18 mm, bevorzugt 16 mm, auf und ist bevorzugt hinter der Kante (ii) in einer Hinterschneidung in dem elastischen Material von (i) fixiert. Die Hinterschneidung, in die (ix) aufgrund des elastischen Materials von (i) bevorzugt eingeclipst werden kann, weist bevorzugt eine Tiefe (xiii) von 0,5 mm bis 5 mm, besonders bevorzugt 2 mm bis 4 mm, insbesondere 3 mm auf, jeweils als Abstand zur Kante (ii). Die Tiefe ist somit definiert als die Hälfte der Differenz von (xii) zu (ix).

Bevorzugt ist somit in dem Hohlraum von (i) hinter der Kante (ii) in einer Hinterschneidung (iv) in dem elastischen Material von (i) ein Befestigungselement (v) fixiert, das eine Schraube aufweist. Die Kante (ii) kann somit bevorzugt dazu dienen, um hinter ihr in einer Hinterschneidung ein Befestigungselement zu fixieren.

Erfindungsgemäß besonders bevorzugte Schwingungsdämpfer, die zusätzlich zu dem erfindungswesentlichen Merkmal der Ein­ schnitte (iii) ein spezifische Geometrie aufweisen, sind im Detail in den Fig. 1, 2, 3 und 4 dargestellt, wobei die besonders bevorzugten Dämpfungselemente bevorzugt auf die in den Figuren dargestellten Abmessungen begrenzt sind. Gerade diese dreidimensionale Form erwies sich als besonders geeignet, den spezifischen Anforderungen durch das spezielle Automobil­ modell gerecht zu werden, insbesondere auch im Hinblick auf die spezifischen räumlichen Anforderungen durch die Konstruktion des Fahrwerks, d. h. den Platz im Fahrwerk, der durch den Schwingungsdämpfer eingenommen werden kann.

Bevorzugt weisen (i) eine Höhe (vi) von 31 mm bis 33 mm, bevor­ zugt 32 mm, und einen Durchmesser (vii) von 35 mm bis 39 mm, bevorzugt 36 mm bis 38 mm und der Hohlraum einen Durchmesser (viii) von 15 mm bis 16 mm, bevorzugt 15,6 mm und einen Durch­ messer (ix) von 9 mm bis 11 mm, bevorzugt 10 mm auf.

Die Kante (ii) weist bevorzugt eine Höhe (x) von 3 mm bis 5 mm, bevorzugt 4 mm auf. Die Einschnitte (iii) haben bevorzugt eine Breite (xi) von 0,5 mm bis 4 mm, bevorzugt 2 mm.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung betraf ein ein­ faches und ergiebiges Verfahren zur Herstellung Federelementen, insbesondere solchen auf der Basis von Polyisocyanat-Poly­ additionsprodukten mit einem geringen Volumen. Bei der Her­ stellung von Formteilen aus mikrozelligen Polyurethanen stellt sich das Problem, dass für die Herstellung einwandfreier Formteile ein Mindestvolumen benötigt wird. Formteile mit einem kleinen Volumen, beispielsweise kleiner 40 ml, werden entsprechend als Formteile mit einem größeren Volumen produ­ ziert, wobei nach der Herstellung das überschüssige Material abgeschnitten wird. Diesen Abfall galt es zu vermeiden. Die Problematik, Formteile mit Hinterschnitten zu produzieren, wurde bereits eingangs dargestellt.

Diese Aufgabe konnten durch Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Federelementen gelöst werden, bei denen man in einem Werkzeug das Dämpfungselemente (i) als Doppelteil her­ stellt. Das Doppelteil enthält dabei zwei Dämpfungselemente (i), die in einem Arbeitsschritt zusammen hergestellt werden.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Geometrie der Dämpfungselemente (i) mit den Einschnitten (iii) ist es nunmehr möglich, den Schwingungsdämpfer als Doppelteil aus dem Werkzeug zu entformen. Durch diese Kerben kann sich der Dämpfer trotz Hinterschneidung beim Entformen über den Kern ziehen. Gerade bei Dämpfungs­ elementen mit einem kleinen Volumen kann somit auf die (gezielte) Herstellung von Abfall verzichtet werden.

Dabei bilden die Dämpfungselemente (i) als Doppelteil bevorzugt einen gemeinsamen Hohlraum und sind bevorzugt an der von der Kante (ii) abgewandten Seite miteinander verbunden sind. Eine entsprechende Anordnung ist in den Fig. 1, 3, 4 und 5 dar­ gestellt. In der Abb. 5 ist eine schematische Darstellung des Formwerkzeugs mit dem Doppelteil angegeben.

Das Werkzeug mit dem das Doppelteil enthaltend die zwei Dämpfungselemente (i) hergestellt werden kann, besteht bevor­ zugt aus mindestens zwei Teilen, wobei das eine Werkzeugteil die Hinterschneidung (iv) hinter der Kante (ii) des einen Dämpfungs­ elementes (i) abbildet und der restliche Hohlraum des Doppelteils sowie die Hinterschneidung (iv) des zweiten Dämpfungselementes durch des zweite Teil des Formwerkzeugs ausgebildet wird. Nach der Herstellung des Doppelteils im Formwerkzeug kann man das Doppelteil durch Herausziehen des Kerns des Formwerkzeugs aus dem Hohlraum entformen und die einzelnen Dämpfungselemente in dem Doppelteil beispielsweise durch übliche Trennverfahren und Trennwerkzeugen, bevorzugt durch Zersägen oder Zerschneiden, voneinander trennen.

Dieses erfindungsgemäße Verfahren weist insbesondere den Vorteil auf, dass trotz der neuartigen und deutlich wirtschaftlicheren Fertigungsart die Bauteile ohne eine Änderung der Einbauverhält­ nisse eingesetzt werden. Trotz der Einfügung der Einschnitte ist ein Änderung der Geometrie nicht notwendig.

Erfindungsgegenstand sind auch Automobile oder insbesondere Last­ kraftwagen enthaltend die erfindungsgemäßen Federelemente.

Die erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer basieren bevorzugt auf Elastomeren auf der Basis von Polyisocyanat-Polyadditions­ produkten, beispielsweise Polyurethanen und/oder Polyharnstoffen, beispielsweise Polyurethanelastomeren, die gegebenenfalls Harn­ stoffstrukturen enthalten können. Bevorzugt handelt es sich bei den Elastomeren um mikrozellige Elastomere auf der Basis von Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten, bevorzugt mit Zellen mit einem Durchmesser von 0,01 mm bis 0,5 mm, besonders bevorzugt 0,01 bis 0,15 mm. Besonders bevorzugt besitzen die Elastomere die eingangs dargestellten physikalischen Eigenschaften. Elastomere auf der Basis von Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten und ihre Herstellung sind allgemein bekannt und vielfältig beschreiben, beispielsweise in EP-A 62 835, EP-A 36 994, EP-A 250 969, DE-A 195 48 770 und DE-A 195 48 771.

Die Herstellung erfolgt üblicherweise durch Umsetzung von Iso­ cyanaten mit gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen.

Die Elastomere auf der Basis von zelligen Polyisocyanat-Poly­ additionsprodukte werden üblicherweise in einer Form hergestellt, in der man die reaktiven Ausgangskomponenten miteinander umsetzt. Als Formen kommen hierbei allgemein übliche Formen in Frage, beispielsweise Metallformen, die aufgrund ihrer Form die erfindungsgemäße dreidimensionale Form des Schwingungsdämpfers gewährleisten.

Die Herstellung der Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte kann nach allgemein bekannten Verfahren erfolgen, beispielsweise indem man in einem ein- oder zweistufigen Prozess die folgenden Ausgangs­ stoffe einsetzt:

• a) Isocyanat,
• b) gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen,
• c) Wasser und gegebenenfalls
• d) Katalysatoren,
• e) Treibmittel und/oder
• f) Hilfs- und/oder Zusatzstoffe, beispielsweise Polysiloxane und/oder Fettsäuresulfonate.

Die Oberflächentemperatur der Forminnenwand beträgt üblicherweise 60 bis 95°C, bevorzugt 75 bis 90°C.

Die Herstellung der Formteile wird vorteilhafterweise bei einem NCO/OH-Verhältnis von 0,85 bis 1,20 durchgeführt, wobei die er­ wärmten Ausgangskomponenten gemischt und in einer der gewünschten Formteildichte entsprechenden Menge in ein beheiztes, bevorzugt dichtschließendes Formwerkzeug gebracht werden.

Die Formteile sind nach 10 bis 40 Minuten ausgehärtet und damit entformbar.

Die Menge des in das Formwerkzeug eingebrachten Reaktions­ gemisches wird üblicherweise so bemessen, dass die erhaltenen Formkörper die bereits dargestellte Dichte aufweisen.

Die Ausgangskomponenten werden üblicherweise mit einer Temperatur von 15 bis 120°C, vorzugsweise von 30 bis 110°C, in das Form­ werkzeug eingebracht. Die Verdichtungsgrade zur Herstellung der Formkörper liegen zwischen 1, 1 und 8, vorzugsweise zwischen 2 und 6.

Die zelligen Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte werden zweckmäßigerweise nach dem one shot-Verfahren mit Hilfe der Niederdruck-Technik oder insbesondere der Reaktionsspritzguss- Technik (RIM) in offenen oder vorzugsweise geschlossenen Formwerkzeugen, hergestellt. Die Reaktion wird insbesondere unter Verdichtung in einem geschlossenen Formwerkzeug durchgeführt. Die Reaktionsspritzguss-Technik wird beispielsweise beschrieben von H. Piechota und H. Röhr in "Integralschaumstoffe", Carl Hanser- Verlag, München, Wien 1975; D. J. Prepelka und J. L. Wharton in Journal of Cellular Plastics, März/April 1975, Seiten 87 bis 98 und U. Knipp in Journal of Cellular Plastics, März/April 1973, Seiten 76-84.

Bei Verwendung einer Mischkammer mit mehreren Zulaufdüsen können die Ausgangskomponenten einzeln zugeführt und in der Mischkammer intensiv vermischt werden. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, nach dem Zweikomponenten-Verfahren zu arbeiten.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird in einem zweistufigen Prozess zunächst ein NCO-gruppenhaltiges Prepolymeres hergestellt. Dazu wird die Komponente (b) mit (a) im Überschuss üblicherweise bei Temperaturen von 80°C bis 160°C, vorzugsweise von 110°C bis 150°C, zur Reaktion gebracht. Die Reaktionszeit ist auf das Erreichen des theoretischen NCO- Gehaltes bemessen.

Bevorzugt erfolgt demnach die erfindungsgemäße Herstellung der Formkörper in einem zweistufigen Verfahren, indem man in der ersten Stufe durch Umsetzung von (a) mit (b) ein Isocyanatgruppen aufweisendes Prepolymer herstellt und dieses Prepolymer in der zweiten Stufe in einer Form mit einer Vernetzerkomponente enthaltend gegebenenfalls die weiteren eingangs dargestellten Komponenten umsetzt.

Zur Verbesserung der Entformung der Schwingungsdämpfer hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Formwerkzeuginnenflächen zumindest zu Beginn einer Produktionsreihe mit üblichen äußeren Formtrennmitteln, beispielsweise auf Wachs- oder Silikonbasis oder insbesondere mit wässrigen Seifenlösungen, zu beschichten.

Die Formstandzeiten betragen in Abhängigkeit von der Größe und Geometrie des Formteils durchschnittlich 10 bis 40 Minuten.

Nach der Herstellung der Formteile in der Form können die Formteile bevorzugt für eine Dauer von 1 bis 48 Stunden bei Temperaturen von üblicherweise von 70 bis 120°C getempert werden.

Zu den Ausgangskomponenten zur Herstellung der Polyisocyanat- Polyadditionsprodukte kann folgendes ausgeführt werden:
Als Isocyanate (a) können allgemein bekannte (cyclo)aliphatische und/oder aromatische Polyisocyanate eingesetzt werden. Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbundelemente eignen sich besonders aromatische Diisocyanate, vorzugsweise 2,2'-, 2,4'- und/oder 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat (MDI), 1,5-Naphthylen­ diisocyanat (NDI), 2,4- und/oder 2,6-Toluylendiisocyanat (TDI), 3,3'-Dimethyl-diphenyl-diisocyanat, 1,2-Diphenylethandiisocyanat, Phenylendiisocyanat und/oder (cyclo)aliphatische Isocyanate wie z. B. 1,6-Hexamethylendiisocyanat, 1-Isocyanato-3,3,5-trimethyl- 5-isocyanatomethylcyclohexan und/oder Polyisocyanate wie z. B. Polyphenylpolymethylenpolyisocyanate. Die Isocyanate können in Form der reinen Verbindung, in Mischungen und/oder in modifizier­ ter Form, beispielsweise in Form von Uretdionen, Isocyanuraten, Allophanaten oder Biureten, vorzugsweise in Form von Urethan- und Isocyanatgruppen enthaltenden Umsetzungsprodukten, sogenannten Isocyanat-Prepolymeren, eingesetzt werden. Bevorzugt werden gegebenenfalls modifiziertes 2,2'-, 2,4'- und/oder 4,4'-Diphenyl­ methandiisocyanat (MDI), 1,5-Naphthylendiisocyanat (NDI), 2,4- und/oder 2,6-Toluylendiisocyanat (TDI) und/oder Mischungen dieser Isocyanate eingesetzt.

Als gegenüber Isocyanaten reaktive Verbindungen (b) können all­ gemein bekannte Polyhydroxylverbindungen eingesetzt werden, bevorzugt solche mit einer Funktionalität von 2 bis 3 und bevor­ zugt einem Molekulargewicht von 60 bis 6000, besonders bevorzugt 500 bis 6000, insbesondere 800 bis 3500. Bevorzugt werden als (b) Polyetherpolyole, Polyesterpolyalkohole und/oder hydroxylgruppen­ haltige Polycarbonate eingesetzt.

Bevorzugt werden als (b) Polyesterpolyalkohole, im Folgenden auch als Polyesterpolyole bezeichnet, eingesetzt. Geeignete Polyester­ polyole können beispielsweise aus Dicarbonsäuren mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen und zweiwertigen Alkoholen hergestellt werden. Als Dicarbonsäuren kommen beispielsweise in Betracht: aliphatische Dicarbonsäuren, wie Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Korksäure, Azelainsäure und Sebacinsäure und aromatische Dicarbonsäuren, wie Phthalsäure, Isophthalsäure und Terephthalsäure. Die Dicarbonsäuren können einzeln oder als Gemische verwendet werden. Zur Herstellung der Polyesterpolyole kann es gegebenenfalls vorteilhaft sein, anstelle der Carbonsäure die entsprechenden Carbonsäurederivate, wie Carbonsäureester mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen im Alkoholrest, Carbonsäureanhydride oder Carbonsäurechloride zu verwenden. Beispiele für zweiwertige Alkohole sind Glykole mit 2 bis 16 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 2 bis 6 Kohlenstoffatome, wie z. B. Ethylenglykol, Diethylenglykol, Butandiol-1,4, Pentandiol-1,5, Hexandiol-1,6, Decandiol-1,10, 2-Methylpropan-1,3-diol, 2,2-Dimethylpropan­ diol-1,3, Propandiol-1,3 und Dipropylenglykol. Je nach den gewünschten Eigenschaften können die zweiwertigen Alkohole allein oder gegebenenfalls in Mischungen untereinander verwendet werden.

Als Polyesterpolyole vorzugsweise verwendet werden Ethandiol­ polyadipate, 1,4-Butandiol-polyadipate, Ethandiol-butandiol-poly­ adipate, 1,6-Hexandiol-neopentylglykol-polyadipate, 1,6-Hexan­ diol-1,4-Butandiol-polyadipate, 2-Methyl-1,3-propandiol-1,4- butandiol-polyadipate und/oder Polycaprolactone.

Geeignete estergruppenhaltige Polyoxyalkylenglykole, im wesent­ lichen Polyoxytetramethylenglykole, sind Polykondensate aus organischen, vorzugsweise aliphatischen Dicarbonsäuren, ins­ besondere Adipinsäure mit Polyoxymethylenglykolen des zahlen­ mittleren Molekulargewichtes von 162 bis 600 und gegebenenfalls aliphatischen Diolen, insbesondere Butandiol-1,4. Ebenfalls 1 geeignete estergruppenhaltige Polyoxytetramethylenglykole sind solche aus der Polykondensation mit e-Caprolacton gebildete Poly­ kondensate.

Geeignete carbonatgruppenhaltige Polyoxyalkylenglykole, im wesentlichen Polyoxytetramethylenglykole, sind Polykondensate aus diesen mit Alkyl- bzw. Arylcarbonaten oder Phosgen.

Beispielhafte Ausführungen zu der Komponente (b) sind in DE-A 195 48 771, Seite 6, Zeilen 26 bis 59 gegeben.

Zusätzlich zu den bereits beschriebenen gegenüber Isocyanaten reaktiven Komponenten können des weiteren niedermolekulare Kettenverlängerungs- und/oder Vernetzungsmitteln (b1) mit einem Molekulargewicht von kleiner 500, bevorzugt 60 bis 499 eingesetzt werden, beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe der di- und/oder trifunktionellen Alkohole, di- bis tetrafunktionellen Poly­ oxyalkylen-polyole und der alkylsubstituierten aromatischen Diamine oder von Mischungen aus mindestens zwei der genannten Kettenverlängerungs- und/oder Vernetzungsmittel.

Als (b1) können beispielsweise Alkandiole mit 2 bis 12, bevorzugt 2,4, oder 6 Kohlenstoffatomen verwendet werden, z. B. Ethan-, 1,3-Propan-, 1,5-Pentan-, 1,6-Hexan-, 1,7-Heptan-, 1,8-Octan-, 1,9-Nonan-, 1,10-Decandiol und vorzugsweise 1,4-Butandiol, Dialkylenglykole mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen, wie z. B. Diethylenglykol und Dipropylenglykol und/oder di- bis tetra­ funktionelle Polyoxyalkylen-polyole.

Geeignet sind jedoch auch verzweigtkettige und/oder ungesättigte Alkandiole mit üblicherweise nicht mehr als 12 Kohlenstoffatomen, wie z. B. 1,2-Propandiol, 2-Methyl-, 2,2-Dimethylpropandiol-1,3, 2-Butyl-2-ethylpropandiol-1,3, Buten-2-diol-1,4 und Butin-2- diol-1,4, Diester der Terephthalsäure mit Glykolen mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie z. B. Terephthalsäure-bis-ethylenglykol- oder -butandiol-1,4, Hydroxyalkylenether des Hydrochinons oder Resorcins, wie z. B. 1,4-Di-(b-hydroxyethyl)-hydrochinon oder 1,3-Di(b-hydroxyethyl)-resorcin, Alkanolamine mit 2 bis 12 Kohlen­ stoffatomen, wie z. B. Ethanolamin, 2-Aminopropanol und 3-Amino- 2,2-dimethylpropanol, N-Alkyldialkanolamine, wie z. B. N-Methyl- und N-Ethyl-diethanolamin.

Als höherfunktionelle Vernetzungsmittel (b1) seien beispiels­ weise tri- und höherfunktionelle Alkohole, wie z. B. Glycerin, Trimethylolpropan, Pentaerythrit und Trihydroxycyclohexane sowie Trialkanolamine, wie z. B. Triethanolamin genannt.

Als Kettenverlängerungsmittel können verwendet werden: alkyl­ substituierte aromatische Polyamine mit Molekulargewichten vorzugsweise von 122 bis 400, insbesondere primäre aromatische Diamine, die in ortho-Stellung zu den Aminogruppen mindestens einen Alkylsubstituenten besitzen, welcher die Reaktivität der Aminogruppe durch sterische Hinderung vermindert, die bei Raumtemperatur flüssig und mit den höhermolekularen, bevorzugt mindestens difunktionellen Verbindungen (b) unter den Ver­ arbeitungsbedingungen zumindest teilweise, vorzugsweise jedoch vollständig mischbar sind.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Formkörper können die technisch gut zugänglichen 1,3,5-Triethyl-2,4-phenylen­ diamin, 1-Methyl-3,5-diethyl-2,4-phenylendiamin, Mischungen aus 1-Methyl-3,5-diethyl-2,4- und -2,6-phenylendiaminen, sogenanntes DETDA, Isomerengemische aus 3,3'-di- oder 3,3',5,5'-tetraalkylsubstituierten 4,4'-Diaminodiphenyl­ methanen mit 1 bis 4 C-Atomen im Alkylrest, insbesondere Methyl-, Ethyl- und Isopropylreste gebunden enthaltende 3,3',5,5'-tetraalkylsubstituierte 4,4'-Diamino-diphenylmethane sowie Gemische aus den genannten tetraalkylsubstituierten 4,4'-Diaminodiphenylmethanen und DETDA verwendet werden.

Zur Erzielung spezieller mechanischer Eigenschaften kann es auch zweckmäßig sein, die alkylsubstituierten aromatischen Polyamine im Gemisch mit den vorgenannten niedermolekularen mehrwertigen Alkoholen, vorzugsweise zwei- und/oder dreiwertigen Alkoholen oder Dialkylenglykolen zu verwenden.

Bevorzugt werden jedoch keine aromatischen Diamine eingesetzt. Bevorzugt erfolgt die Herstellung der erfindungsgemäßen Produkte somit in Abwesenheit von aromatischen Diaminen.

Die Herstellung der zelligen Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte kann bevorzugt in Gegenwart von Wasser (c) durchgeführt werden. Das Wasser wirkt sowohl als Vernetzer unter Bildung von Harn­ stoffgruppen als auch aufgrund der Reaktion mit Isocyanatgruppen unter Bildung von Kohlendioxid als Treibmittel. Aufgrund dieser doppelten Funktion wird es in dieser Schrift getrennt von (e) und (b) aufgeführt. Per Definition enthalten die Komponenten (b) und (e) somit kein Wasser, das per Definition ausschließlich als (e) aufgeführt wird.

Die Wassermengen, die zweckmäßigerweise verwendet werden können, betragen 0,01 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,3 bis 3,0 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Komponente (b). Das Wasser kann vollständig oder teilweise in Form der wässrigen Lösungen der sulfonierten Fettsäuren eingesetzt werden.

Zur Beschleunigung der Reaktion können dem Reaktionsansatz sowohl bei der Herstellung eines Prepolymeren als auch gegebenenfalls bei der Umsetzung eines Prepolymeren mit einer Vernetzer­ komponente allgemein bekannte Katalysatoren (d) zugefügt werden. Die Katalysatoren (d) können einzeln wie auch in Abmischung miteinander zugegeben werden. Vorzugsweise sind dies metall­ organische Verbindungen, wie Zinn-(II)-Salze von organischen Carbonsäuren, z. B. Zinn-(II)-dioctoat, Zinn-(II)-dilaurat, Dibutylzinndiacetat und Dibutylzinndilaurat und tertiäre Amine wie Tetramethylethylendiamin, N-Methylmorpholin, Diethylbenzyl­ amin, Triethylamin, Dimethylcyclohexylamin, Diazabicyclooctan, N,N'-Dimethylpiperazin, N-Methyl, N'-(4-N-Dimethylamino-)Butyl­ piperazin, N,N,N',N",N"-Pentamethyldiethylendiamin oder ähnliche.

Weiterhin kommen als Katalysatoren in Betracht: Amidine, wie z. B. 2,3-Dimethyl-3,4,5,6-tetrahydropyrimidin, Tris-(dialkylamino­ alkyl)-s-hexahydrotriazine, insbesondere Tris-(N,N-dimethylamino­ propyl)-s-hexahydrotriazin, Tetraalkylammoniumhydroxide, wie z. B. Tetramethylammoniumhydroxid, Alkalihydroxide, wie z. B. Natrium­ hydroxid, und Alkalialkoholate, wie z. B. Natriummethylat und Kaliumisopropylat, sowie Alkalisalze von langkettigen Fett­ säuren mit 10 bis 20 C-Atomen und gegebenenfalls seitenständigen OH-Gruppen.

Je nach einzustellender Reaktivität gelangen die Katalysatoren (d) in Mengen von 0,001 bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Pre­ polymere, zur Anwendung.

Gegebenenfalls können in der Polyurethanherstellung übliche Treibmittel (e) verwendet werden. Geeignet sind beispielsweise niedrig siedende Flüssigkeiten, die unter dem Einfluss der exothermen Polyadditionsreaktion verdampfen. Geeignet sind Flüssigkeiten, welche gegenüber dem organischen Polyisocyanat inert sind und Siedepunkte unter 100°C aufweisen. Beispiele derartiger, vorzugsweise verwendeter Flüssigkeiten sind halogenierte, vorzugsweise fluorierte Kohlenwasserstoffe, wie z. B. Methylenchlorid und Dichlormonofluormethan, per- oder partiell fluorierte Kohlenwasserstoffe, wie z. B. Trifluormethan, Difluormethan, Difluorethan, Tetrafluorethan und Heptafluor­ propan, Kohlenwasserstoffe, wie z. B. n- und iso-Butan, n- und iso-Pentan sowie die technischen Gemische dieser Kohlenwasser­ stoffe, Propan, Propylen, Hexan, Heptan, Cyclobutan, Cyclopentan und Cyclohexan, Dialkylether, wie z. B. Dimethylether, Diethyl­ ether und Furan, Carbonsäureester, wie z. B. Methyl- und Ethyl­ formiat, Ketone, wie z. B. Aceton, und/oder fluorierte und/oder perfluorierte, tertiäre Alkylamine, wie z. B. Perfluor-dimethyl­ iso-propylamin. Auch Gemische dieser niedrigsiedenden Flüssig­ keiten untereinander und/oder mit anderen substituierten oder unsubstituierten Kohlenwasserstoffen können verwendet werden.

Die zweckmäßigste Menge an niedrigsiedender Flüssigkeit zur Her­ stellung derartiger zellhaltiger elastischer Formkörper aus Harn­ stoffgruppen gebunden enthaltenden Elastomeren hängt ab von der Dichte, die man erreichen will, sowie von der Menge des bevorzugt mit verwendeten Wassers. Im allgemeinen liefern Mengen von 1 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 11 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Komponente (b), zufriedenstellende Ergebnisse. Besonders bevorzugt wird ausschließlich Wasser (c) als Treibmittel ein­ gesetzt.

Bei der erfindungsgemäßen Herstellung des Formteile können Hilfs- und Zusatzstoffe (f) eingesetzt werden. Dazu zählen beispiels­ weise allgemein bekannte oberflächenaktive Substanzen, Hydrolyse­ schutzmittel, Füllstoffe, Antioxidantien, Zellregler, Flamm­ schutzmittel sowie Farbstoffe. Als oberflächenaktive Substanzen kommen Verbindungen in Betracht, welche zur Unterstützung der Homogenisierung der Ausgangsstoffe dienen und gegebenenfalls auch geeignet sind, die Zellstruktur zu regulieren. Genannt seien beispielsweise zu den erfindungsgemäßen Emulgatoren zusätzliche Verbindungen mit emulgierender Wirkung, wie die Salze von Fett­ säuren mit Aminen, z. B. ölsaures Diethylamin, stearinsaures Diethanolamin, ricinolsaures Diethanolamin, Salze von Sulfon­ säuren, z. B. Alkali- oder Ammoniumsalze von Dodecylbenzol- oder Dinaphthylmethandisulfonsäure. Des weiteren kommen Schaum­ stabilisatoren in Frage, wie z. B. oxethylierte Alkylphenole, oxethylierte Fettalkohole, Paraffinöle, Ricinusöl- bzw. Ricinol­ säureester, Türkischrotöl und Erdnussöl und Zellregler, wie Paraffine und Fettalkohole. Außerdem können als (f) Polysiloxane und/oder Fettsäuresulfonate eingesetzt werden. Als Polysiloxane können allgemein bekannte Verbindungen verwendet werden, beispielsweise Polymethylsiloxane, Polydimethylsiloxane und/oder Polyoxyalkylen-Silikon-Copolymere. Bevorzugt weisen die Poly­ siloxane eine Viskosität bei 250C von 20 bis 2000 MPas auf.

Als Fettsäuresulfonate können allgemein bekannte sulfonierte Fettsäuren, die auch kommerziell erhältlich sind, eingesetzt werden. Bevorzugt wird als Fettsäuresulfonat sulfoniertes Rizinusöl eingesetzt.

Die oberflächenaktiven Substanzen werden üblicherweise in Mengen von 0,01 bis 5 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Komponenten (b) angewandt.

Claims (14)

1. Federelement basierend auf einem hohlen zylindrischen Dämpfungselement (i) auf der Basis von Polyisocyanat-Poly­ additionsprodukten, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum durch mindestens eine Kante (ii) verengt wird, die mindestens einen Einschnitt (iii) aufweist.

2. Federelement gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass (i) auf zelligen Polyurethanelastomeren basiert.

3. Federelement gemäß Anspruch 1 auf der Basis von zelligen Polyurethanelastomeren mit einer Dichte nach DIN 53420 von 200 bis 1100 kg/m³, einer Zugfestigkeit nach DIN 53571 von ≧ 2 N/mm², einer Dehnung nach DIN 53571 von ≧ 300% und einer Weiterreißfestigkeit nach DIN 53515 von ≧ 8 N/mm.

4. Federelement gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement ein Volumen von kleiner 40 ml aufweist.

5. Federelement gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum in (i) konisch zuläuft.

6. Federelement gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Hohlraum von (i) hinter der Kante (ü) in einer Hinterschneidung (iv) in dem elastischen Material von (i) ein Befestigungselement (v) fixiert ist, das eine Schraube auf­ weist.

7. Federelement gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass (i) eine Höhe (vi) von 31 mm bis 33 mm und einen Durchmesser (vii) von 35 mm bis 39 mm und der Hohlraum einen Durchmesser (viii) von 15 mm bis 16 mm und einen Durchmesser (ix) von 9 mm bis 11 mm aufweist.

8. Federelement gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kante (ii) eine Höhe (x) von 3 mm bis 5 mm aufweist.

9. Federelement gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschnitte (iii) eine Breite (xi) von 0,5 mm bis 4 mm aufweisen.

10. Verfahren zur Herstellung von Federelementen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass man in einem Werkzeug das Dämpfungselemente (i) als Doppelteil herstellt.

11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungselemente (i) als Doppelteil einen gemeinsamen Hohl­ raum bilden und an der von der Kante (ii) abgewandten Seite miteinander verbunden sind.

12. Verfahren gemäß Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug aus mindestens zwei Teilen besteht, wobei das eine Werkzeugteil die Hinterschneidung (iv) hinter der Kante (ii) des einen Dämpfungselementes (i) abbildet und der restliche Hohlraum des Doppelteils sowie die Hinterschneidung (iv) des zweiten Dämpfungselementes durch des zweite Teil des Formwerkzeugs ausgebildet wird.

13. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass man das Doppelteil durch herausziehen des Kerns des Formwerkzeugs aus dem Hohlraum entformt und die einzelnen Dämpfungselemente in dem Doppelteil durch Zersägen oder Zerschneiden voneinander trennt.

14. Automobile oder Lastkraftwagen enthaltend Federelemente gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9.