DE102004049341A1 - New polyurethane rigid foam material comprising an encapsulated latent heat storage, where the heat storage material is e.g. n-hexadecane, n-octadecane, cyclodecane, benzene, dodecyl benzol and lauryl alcohol - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft Polyurethanhartschaumstoffe, die gegebenenfalls Isocyanuratstrukturen enthalten können, enthaltend verkapselte Latentwärmespeicher (i). Außerdem bezieht sich die Erfindung auf Verfahren zur Herstellung von Polyurethanhartschaumstoffen durch Umsetzung von (a) Isocyanaten mit (b) Verbindungen mit gegenüber Isocyanatgruppen reaktiven Wasserstoffatomen in Gegenwart von (c) Treibmittel und gegebenenfalls Katalysatoren (d), (e) Zusatzstoffen, besonders bevorzugt Schaumstabilisatoren und Flammschutzmittel, wobei man die Umsetzung in Gegenwart von verkapselten Latentwärmespeicher (i) durchführt.The The invention relates to rigid polyurethane foams, optionally Can contain isocyanurate, containing encapsulated Latent heat storage (I). Furthermore The invention relates to processes for the production of rigid polyurethane foams by reacting (a) isocyanates with (b) compounds with towards isocyanate groups reactive hydrogen atoms in the presence of (c) propellant and optionally Catalysts (d), (e) additives, particularly preferably foam stabilizers and flame retardants, wherein the reaction in the presence of encapsulated latent heat storage (i) performs.
Polyurethanhartschaumstoffe und Verfahren zur Herstellung dieser Schaumstoffe sind allgemein bekannt und vielfältig beschrieben.Polyurethane foams and methods of making these foams are general known and diverse described.
Aufgabe der Erfindung war es, Polyurethanhartschaumstoffe zu entwickeln, die verbesserte Wärmedämmeigenschaften und ein hervorragendes mechanisches Eigenschaftsprofil aufweisen. Dabei sollten die Hartschaumstoffe durch ein verbessertes Verfahren zugänglich sein, dass sich durch eine verbesserte Temperaturkonstanz bei der Umsetzung der Isocyanate mit den Polyolen, insgesamt einer Temperaturabsenkung und kürzerer Entformzeit auszeichnet.task the invention was to develop rigid polyurethane foams, the improved thermal insulation properties and have an excellent mechanical property profile. The rigid foams should be improved by an improved process accessible be that by improved temperature stability in the Reaction of the isocyanates with the polyols, a total of a temperature drop and shorter Demoulding time distinguishes.
Die Aufgabe konnte durch die eingangs dargestellten Polyurethanhartschaumstoffe, die ggf. Isocyanuratstrukturen aufweisen können, gelöst werden.The The task was solved by the rigid polyurethane foams described at the beginning, which may optionally have isocyanurate structures are dissolved.
Die erfindungsgemäßen Latentwärmespeicher sind Temperaturmanager: steigt die Umgebungstemperatur nehmen die Wärme auf, fällt sie, geben sie Wärme ab. Dies ist besonders für den sommerlichen oder winterlichen Wärmeschutz vorteilhaft, da hier Energie eingespart werden kann. Während der Phasenumwandlung bleibt die Temperatur konstant.The Inventive latent heat storage are temperature managers: the ambient temperature increases Heat up, she falls, give them heat from. This is especially for the summer or winter heat protection advantageous because here Energy can be saved. During the phase transformation the temperature remains constant.
Ein besonderer Vorteil bezüglich der Hartschaumstoffe besteht in dem verzögerten Temperaturanstieg während des Verschäumens. Dies bietet die Möglichkeit einer schnelleren Entformung und damit Erhöhung der Produktionskapazität.One special advantage regarding The rigid foams consist in the delayed rise in temperature during the Foaming. This offers the possibility a faster demolding and thus increase the production capacity.
Bei den Latentwärmespeicher enthaltenden Kapseln (i) handelt es sich um Teilchen mit einem Kapselkern und einer Kapselwand. Nachfolgend werden diese Teilchen als Mikrokapseln bezeichnet. Der Kapselkern enthält überwiegend, bevorzugt zu mehr als 95 Gew.-%, Latentwärmespeichermaterialien. Die Kapselwand enthält im allgemeinen polymere Materialien. Der Kapselkern ist dabei je nach der Temperatur fest oder flüssig.at the latent heat storage containing capsules (i) are particles with a capsule core and a capsule wall. Subsequently, these particles are called microcapsules designated. The capsule core contains predominantly, preferably more than 95% by weight of latent heat storage materials. The Capsule wall contains in general, polymeric materials. The capsule core is ever solid or liquid after the temperature.
Latentwärmespeichermaterialien sind in der Regel lipophile Substanzen, die ihren fest/flüssig Phasenübergang im Temperaturbereich von –20 bis 120°C, besonders bevorzugt zwischen 25 und 100°C haben. Im Rahmen dieser Erfindung werden jedoch Latentwärmespeichermaterialien bevorzugt verwendet, die ihren fest/flüssig Phasenübergang im Bereich knapp unterhalb der menschlichen Körpertemperatur haben oder aber deutlich unterhalb der Temperaturentwicklung an der Abbindezeit liegt.. Bevorzugt werden solche Latentwärmespeichermaterialien verwendet, die ihren fest/flüssig Phasenübergang im Temperaturbereich von 15 bis 80°C, bevorzugt von 20 bis 70°C, insbesondere von 24 bis 66°C haben.Latent heat storage materials are usually lipophilic substances that have their solid / liquid phase transition in the temperature range of -20 up to 120 ° C, more preferably between 25 and 100 ° C have. In the context of this invention however, become latent heat storage materials preferably used their solid / liquid phase transition in the area just below the human body temperature have or significantly below the temperature development the setting time is .. Preferably, such latent heat storage materials used their solid / liquid Phase transition in the temperature range from 15 to 80 ° C, preferably from 20 to 70 ° C, in particular from 24 to 66 ° C to have.
Als geeignete Substanzen sind beispielhaft zu nennen:
- – aliphatische Kohlenwasserstoffverbindungen wie gesättigte oder ungesättigte C10-C50-Kohlenwasserstoffe, die verzweigt oder bevorzugt linear sind, z.B. wie n-Hexadecan, n-Octadecan, n-Eicosan, sowie cyclische Kohlenwasserstoffe, z.B. Cyclodecan;
- – aromatische Kohlenwasserstoffverbindungen wie Benzol, Naphthalin, C1-C40-alkylsubstituierte aromatische Kohlenwasserstoffe wie Dodecylbenzol, Tetradecylbenzol, oder Decylnaphthalin;
- – gesättigte oder ungesättigte C6-C30-Fettsäuren wie Laurin-, Stearin-, Öl- oder Behensäure, bevorzugt eutektische Gemische aus Decansäure mit z.B. Myristin-, Palmitin- oder Laurinsäure;
- – Fettalkohole wie Lauryl-, Stearyl-, Oleyl-, Myristyl-, Cetylalkohol,
- – C6-C30-Fettamine, wie Decylamin, Dodecylamin, Tetradecylamin oder Hexadecylamin;
- – Ester wie C1-C10-Alkylester von Fettsäuren wie Propylpalmitat, Methylstearat oder Methylpalmitat sowie bevorzugt ihre eutektischen Gemische;
- – natürliche und synthetische Wachse wie Montansäurewachse, Montanesterwachse, Carnaubawachs, Polyethylenwachs, oxidierte Wachse, Polyvinyletherwachs, Ethylenvinylacetatwachs oder Hartwachse nach Fischer-Tropsch-Verfahren;
- – halogenierte Kohlenwasserstoffe wie Chlorparaffin, Bromoctadecan, Brompentadecan, Bromnonadecan, Bromeicosan, Bromdocosan.
- Aliphatic hydrocarbon compounds, such as saturated or unsaturated C 10 -C 50 -hydrocarbons, which are branched or preferably linear, for example, such as n-hexadecane, n-octadecane, n-eicosane, and cyclic hydrocarbons, for example cyclodecane;
- Aromatic hydrocarbon compounds such as benzene, naphthalene, C 1 -C 40 -alkyl-substituted aromatic hydrocarbons such as dodecylbenzene, tetradecylbenzene or decylnaphthalene;
- - saturated or unsaturated C 6 -C 30 fatty acids such as lauric, stearic, oleic or behenic acid, preferably eutectic mixtures of decanoic acid with, for example, myristic, palmitic or lauric acid;
- Fatty alcohols such as lauryl, stearyl, oleyl, myristyl, cetyl alcohol,
- C 6 -C 30 fatty amines, such as decylamine, dodecylamine, tetradecylamine or hexadecylamine;
- Esters, such as C 1 -C 10 -alkyl esters of fatty acids, such as propyl palmitate, methyl stearate or methyl palmitate, and preferably their eutectic mixtures;
- Natural and synthetic waxes such as montanic acid waxes, montan ester waxes, carnauba wax, polyethylene wax, oxidized waxes, polyvinyl ether wax, ethylene vinyl acetate wax or Fischer-Tropsch wax waxes;
- Halogenated hydrocarbons such as chlorinated paraffin, bromoctadecane, bromopentadecane, bromononadecane, bromeicosane, bromodocosan.
Weiterhin sind Mischungen dieser Substanzen geeignet, solange es nicht zu einer Schmelzpunkterniedrigung außerhalb des gewünschten Bereichs kommt, oder die Schmelzwärme der Mischung für eine sinnvolle Anwendung zu gering wird.Farther Mixtures of these substances are suitable as long as it is not too a melting point depression outside the desired Area comes in, or the heat of fusion of the mixture for a meaningful Application becomes too low.
Beispielsweise können die obengenannten halogenierten Kohlenwasserstoffe als Flammschutzmittel beigemischt werden. Ferner können auch Flammschutzmittel wie Decabromdiphenyloxid, Octabromdiphenyloxid, Antimonoxid oder in der US-A 4 797 160 beschriebene Flammschutzadditive zugesetzt werden.For example can the above-mentioned halogenated hydrocarbons as a flame retardant admixed become. Furthermore, can also flame retardants such as decabromodiphenyl oxide, octabromodiphenyl oxide, Antimony oxide or flame retardant additives described in US Pat. No. 4,797,160 be added.
Weiterhin ist es vorteilhaft, den Kapselkern bildenden Substanzen in ihnen lösliche Verbindungen zuzugeben, um so die zum Teil bei den unpolaren Substanzen auftretende Gefrierpunktserniedrigung zu verhindern. Vorteilhaft verwendet man, wie in der US-A 5 456 852 beschrieben, Verbindungen mit einem 20 bis 120°C höheren Schmelzpunkt als die eigentliche Kernsubstanz. Geeignete Verbindungen sind die oben als lipophile Substanzen erwähnten Fettsäuren, Fettalkohole, Fettamine sowie aliphatische Kohlenwasserstoffverbindungen, wie z. B. n-Alkane.Farther it is advantageous to the capsule core forming substances in them soluble Add compounds, so in part to the non-polar substances to prevent occurring freezing point depression. Advantageous As described in US Pat. No. 5,456,852, compounds are used with a 20 to 120 ° C higher Melting point as the actual core substance. Suitable compounds are the fatty acids mentioned above as lipophilic substances, fatty alcohols, fatty amines and aliphatic hydrocarbon compounds, such as. B. n-alkanes.
Die Kapselwand enthält üblicherweise organische Polymere. Bevorzugte Wandmaterialien, da sehr alterungsstabil, sind duroplastische Polymere. Unter duroplastisch sind dabei Wandmaterialien zu verstehen, die aufgrund des hohen Vernetzungsgrades nicht erweichen, sondern sich bei hohen Temperaturen zersetzen. Geeignete duroplastische Wandmaterialien sind beispielsweise Formaldehydharze, Polyharnstoffe und Polyurethane sowie hochvernetzte Methacrylsäureesterpolymere.The Capsule wall usually contains organic polymers. Preferred wall materials, as they are very aging-resistant, are thermosetting polymers. Under duroplastic are wall materials to understand, which do not soften due to the high degree of cross-linking, but decompose at high temperatures. Suitable thermosetting Wall materials are, for example, formaldehyde resins, polyureas and polyurethanes and highly crosslinked methacrylic acid ester polymers.
Unter Formaldehydharzen versteht man Reaktionsprodukte aus Formaldehyd mit
- – Triazinen wie Melamin
- – Carbamiden wie Harnstoff
- – Phenolen wie Phenol, m-Kresol und Resorcin
- – Amino- und Amidoverbindungen wie Anilin, p-Toluolsulfonamid, Ethylenharnstoff und Guanidin,
- - Triazines such as melamine
- - Carbamides such as urea
- Phenols such as phenol, m-cresol and resorcinol
- Amino and amido compounds such as aniline, p-toluenesulfonamide, ethyleneurea and guanidine,
Bevorzugte Formaldehydharze sind Harnstoff-Formaldehydharze, Harnstoff-Resorcin-Formaldehydharze, Harnstoff-Melamin-Harze und Melamin-Formaldehydharze. Ebenso bevorzugt sind die C1-C4-Alkyl- insbesondere Methylether dieser Formaldehydharze sowie die Mischungen mit diesen Formaldehydharzen. Insbesondere werden Melamin-Formaldehyd-Harze und/oder deren Methylether bevorzugt.Preferred formaldehyde resins are urea-formaldehyde resins, urea-resorcin-formaldehyde resins, urea-melamine resins and melamine-formaldehyde resins. Also preferred are the C 1 -C 4 alkyl, in particular methyl ether of these formaldehyde resins and the mixtures with these formaldehyde resins. In particular, melamine-formaldehyde resins and / or their methyl ethers are preferred.
Kapselwände aus Polyharnstoffen und Polyurethanen sind ebenfalls möglich. Die Kapselwände entstehen durch Umsetzung von NH2-Gruppen bzw. OH-Gruppen tragenden Reaktanden mit Di- und/oder Polyisocyanaten.Capsule walls made of polyureas and polyurethanes are also possible. The capsule walls are formed by reaction of NH 2 groups or OH-containing reactants with di- and / or polyisocyanates.
Bevorzugt werden Mikrokapseln, deren Kapselwand ein Methacrylsäureesterpolymer, welches bevorzugt vernetzt ist, enthält. Der Vernetzungsgrad kann beispielsweise mit einem Vernetzeranteil von 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtpolymer, erzielt werden.Prefers are microcapsules whose capsule wall is a methacrylic ester polymer, which is preferably crosslinked contains. The degree of crosslinking can for example, with a crosslinker content of 10 wt .-%, based to the total polymer.
Die bevorzugten Mikrokapseln werden aus 30 bis 100 Gew.-%, vorzugsweise 30 bis 95 Gew.-% eines oder mehrerer C1-C24-Alkylester der Acryl- und/oder Methacrylsäure als Monomere I aufgebaut. Außerdem können die Mikrokapseln aus bis zu 80 Gew.-%, vorzugsweise aus 5 bis 60 Gew.-%, insbesondere aus 10 bis 50 Gew.-%, eines oder mehrerer bi- oder polyfunktionellen Monomere als Monomere II, welche in Wasser nicht löslich oder schwer löslich sind und aus bis zu 40 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 30 Gew.-% sonstiger Monomere III mit aufgebaut sein.The preferred microcapsules are preferably 30 to 95 wt .-% constructed from 30 to 100 wt .-%, of one or more C 1 -C 24 alkyl esters of acrylic and / or methacrylic acid as monomers I, In addition, the microcapsules of up to 80 wt .-%, preferably from 5 to 60 wt .-%, in particular from 10 to 50 wt .-%, of one or more bi- or polyfunctional monomers as monomers II, which are not soluble in water or are difficult to dissolve and be composed of up to 40 wt .-%, preferably up to 30 wt .-% of other monomers III.
Als Monomere I eignen sich C1-C24-Alkylester der Acryl- und/oder Methacrylsäure. Besonders bevorzugte Monomere I sind Methyl-, Ethyl-, n-Propyl- und n-Butylacrylat und/oder die entsprechenden Methacrylate. Bevorzugt sind iso-Propyl-, iso-Butyl-, sec.-Butyl- und tert.-Butylacrylat und die entsprechenden Methacrylate. Ferner ist Methacrylnitril zu nennen. Generell werden die Methacrylate bevorzugt.Suitable monomers I are C 1 -C 24 -alkyl esters of acrylic and / or methacrylic acid. Particularly preferred monomers I are methyl, ethyl, n-propyl and n-butyl acrylate and / or the corresponding methacrylates. Iso-propyl, isobutyl, sec-butyl and tert-butyl acrylate and the corresponding methacrylates are preferred. Further, methacrylonitrile is mentioned. Generally, the methacrylates are preferred.
Geeignete Monomere II sind bi- oder polyfunktionelle Monomere, welche in Wasser nicht löslich oder schwer löslich sind, aber eine gute bis begrenzte Löslichkeit in der lipophilen Substanz haben. Unter Schwerlöslichkeit ist eine Löslichkeit kleiner 60 g/l bei 20°C zu verstehen.suitable Monomers II are bi- or polyfunctional monomers which are dissolved in water not soluble or sparingly soluble but have good to limited solubility in the lipophilic Have substance. Under low solubility is a solubility less than 60 g / l at 20 ° C to understand.
Unter bi- oder polyfunktionellen Monomeren versteht man Verbindungen, die wenigstens 2 nichtkonjugierte ethylenische Doppelbindungen haben.Under bi- or polyfunctional monomers are compounds, which have at least 2 non-conjugated ethylenic double bonds.
Vornehmlich kommen Divinyl- und Polyvinylmonomere in Betracht, die eine Vernetzung der Kapselwand während der Polymerisation bewirken.especially Divinyl and polyvinyl monomers contemplated crosslinking the capsule wall during cause the polymerization.
Bevorzugte bifunktionelle Monomere sind die Diester von Diolen mit Acrylsäure oder Methacrylsäure, ferner die Diallyl- und Divinylether dieser Diole.preferred bifunctional monomers are the diesters of diols with acrylic acid or Methacrylic acid, furthermore the diallyl and divinyl ethers of these diols.
Bevorzugte Divinylmonomere sind Propandiol-, Butandiol-, Pentandiol- und Hexandioldiacrylat oder die entsprechenden Methacrylate.preferred Divinyl monomers are propanediol, butanediol, pentanediol and hexanediol diacrylate or the corresponding methacrylates.
Bevorzugte Polyvinylmonomere sind Trimethylolpropantriacrylat und -methacrylat, Pentaerythrittriallylether und Pentaerythrittetraacrylat.preferred Polyvinyl monomers are trimethylolpropane triacrylate and methacrylate, Pentaerythritol triallyl ether and pentaerythritol tetraacrylate.
Als Monomere III kommen sonstige Monomere in Betracht, bevorzugt sind Monomere IIIa wie Styrol, a-Methylstyrol, b-Methylstyrol, Butadien, Isopren, Vinylacetat, Vinylpropionat und Vinylpyridin.When Monomers III, other monomers are contemplated, are preferred Monomers IIIa such as styrene, α-methylstyrene, b-methylstyrene, butadiene, Isoprene, vinyl acetate, vinyl propionate and vinyl pyridine.
Besonders bevorzugt sind die wasserlöslichen Monomere IIIb, z.B. Acrylnitril, Methacrylamid, Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, N-Vinylpyrrolidon, 2-Hydroxyethylacrylat und -methacrylat und Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure.Especially preferred are the water-soluble Monomers IIIb, e.g. Acrylonitrile, methacrylamide, acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid, maleic anhydride, N-vinylpyrrolidone, 2-hydroxyethyl acrylate and methacrylate and acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid.
Die im Rahmen dieser Erfindung verwendeten Mikrokapseln können durch eine sogenannte in-situ-Polymerisation hergestellt werden. Bei diesem Verfahren wird üblicherweise aus den Monomeren, einem Radikalstarter, gegebenenfalls einem Schutzkolloid und der einzukapselnden lipophilen Substanz eine stabile Öl-in-Wasser-Emulsion herstellt, in der sie als disperse Phase vorliegen. Der Anteil der Ölphase in der Öl-in-Wasser-Emulsion liegt vorzugsweise bei 20 bis 60 Gew.-%.The In the context of this invention, microcapsules used by a so-called in situ polymerization can be produced. In this Procedure becomes common from the monomers, a radical initiator, optionally a protective colloid and the lipophilic substance to be encapsulated, a stable oil-in-water emulsion in which they are present as a disperse phase. The proportion of oil phase in the oil-in-water emulsion is preferably at 20 to 60 wt .-%.
Anschließend kann man die Polymerisation der Monomeren durch Erwärmung auslösen, wobei die entstehenden Polymere die Kapselwand bilden, welche die lipophile Substanz umschließt.Then you can initiate the polymerization of the monomers by heating, the resulting Polymers form the capsule wall, which encloses the lipophilic substance.
In
der Regel führt
man die Polymerisation bei 20 bis 100°C, vorzugsweise bei 40 bis 80°C durch.
Die Dispersions- und Polymerisationstemperatur liegt bevorzugt oberhalb
der Schmelztemperatur der lipophilen Substanzen. In der Regel werden
die Mikrokapseln in Gegenwart wenigstens eines organischen Schutzkolloids
hergestellt. Eine bevorzugte Verfahrensführung ist beispielsweise in
Bevorzugt ist, dass die Kapseln des Latentwärmespeichers in Form einer Teilchengrößenverteilung vorliegen, mit der Maßgabe, dass der mittlere Teilchendurchmesser der Verteilung (Dm) zwischen 1 und 20 μm liegt und mindestens 80 % der Teilchen, bezogen auf 100 % der in der Verteilung vorhandenen Teilchen (N), einen Durchmesser aufweisen, welcher einen Wert zwischen 0,2 Dm und 3 Dm aufweist.It is preferred that the capsules of the latent heat storage are in the form of a particle size distribution, with the proviso that the average particle diameter of the distribution (D m ) is between 1 and 20 microns and at least 80% of the particles, based on 100% of those present in the distribution Particle (N), have a diameter which has a value between 0.2 D m and 3 D m .
Die Teilchengröße der Mikrokapseln kann durch das Herstellverfahren beeinflusst werden. Üblicherweise liegen nach dem Herstellverfahren die Mikrokapseln in Form einer Teilchenverteilung vor, sofern man keine weiteren Schritte, wie z.B. Sieben, vornimmt. Es ist bevorzugt, dass der mittlere Teilchendurchmesser der Verteilung (Dm) zwischen 1 und 20 μm, bevorzugt zwischen 2 und 18 μm, besonders bevorzugt zwischen 3 und 14 μm liegt und mindestens 80 % der Teilchen, bezogen auf 100 % der in der Verteilung vorhandenen Teilchen (N), einen Durchmesser aufweisen, welcher einen Wert zwischen 0,2 Dm und 3 Dm, bevorzugt zwischen 0,3 Dm und 2,5 Dm, besonders bevorzugt zwischen 0,5 Dm und 1,5 Dm aufweist.The particle size of the microcapsules can be influenced by the production process. Usually, according to the preparation process, the microcapsules are in the form of a particle distribution, provided that no further steps, such as sieving, are carried out. It is preferred that the average particle diameter of the distribution (D m ) is between 1 and 20 μm, preferably between 2 and 18 μm, more preferably between 3 and 14 μm, and at least 80% of the particles, based on 100% of that in the distribution particles present (N), have a diameter which m has a value between 0.2 D m to 3 D, preferably between 0.3 and 2.5 m D D m, more preferably between 0.5 and 1.5 m D D m has.
Die Gesamtzahl der in der Verteilung vorhanden Teilchen (N) ergibt sich aus dem Integral von Dmin biS Dmax: The total number of particles (N) present in the distribution is given by the integral of D min biS D max :
Als mittlerer Teilchendurchmesser Dm (der auch als Mittelwert der Teilchengröße bezeichnet wird) bezeichnet man den mit der Verteilungsfunktion gewichteten arithmetischen Mittelwert der Teilchengröße. Man multipliziert zuerst jeden Durchmesser D zwischen Dmin (Teilchen mit kleinsten in der Verteilung auftretender Durchmesser) und Dmax (Teilchen mit größten in der Verteilung auftretender Durchmesser) mit der Anzahl n(d) der Teilchen, die diesen Durchmesser haben und bildet die Summe. Dies wird beschrieben durch The average particle diameter Dm (which is also referred to as the mean value of the particle size) is the arithmetic mean value of the particle size weighted by the distribution function. First, multiply each diameter D between D min (particles having the smallest diameter occurring in the distribution) and D max (particles having the largest diameter occurring in the distribution) with the number n (d) of the particles having this diameter and form the sum , This is described by
Um den Mittelwert zu bilden, muss dann diese Summe durch die Gesamtzahl der Teilchen (N) geteilt werden, also In order to form the mean, then this sum must be divided by the total number of particles (N), ie
Häufig wird
Dm auch als "Schwerpunkt" der Partikelgrößenverteilung bezeichnet. Zur
Veranschaulichung von Dm, Dmin,
Dmax wird auf
- 1 Dmin
- 2 Dmax
- 3 Dh (= häufigste, in der Verteilung vorkommende Teilchengröße)
- 4 Dz (= Halbwertsdurchmesser, teilt die Fläche in zwei gleich große Teile)
- 5 Dm
- 6 n(D)
- 1 D min
- 2 D max
- 3 D h (= most common particle size occurring in the distribution)
- 4 D z (= half-value diameter, divides the area into two equal parts)
- 5 D m
- 6n (D)
Die Bestimmung der Teilchengrößen in der Verteilung erfolgte nach der dynamische Lichtstreuung gemäß ISO13323-1, Ausgabe:2000-11 (Determination of particle size distribution – Single-particle light interaction methods – Part 1: Light interaction considerations) und ISO/DIS 13323-2, Ausgabe:2000-09 (Bestimmung der Partikelgrößenverteilung – Partikelmessung durch Lichtstreuung an Einzelpartikeln – Teil 2: Geräte und Durchführung für die Lichtstreuung an Einzelpartikeln).The Determination of particle sizes in the Distribution according to the dynamic light scattering according to ISO13323-1, Edition: 2000-11 (Determination of particle size distribution - Single-particle light interaction methods - Part 1: Light interaction considerations) and ISO / DIS 13323-2, Ausgabe: 2000-09 (Determination of Particle Size Distribution - Particle Measurement by light scattering on single particles - Part 2: Equipment and implementation for light scattering on individual particles).
Die Mikrokapseln können als Pulver in die Polyole (b) eingearbeitet werden. Dabei werden im allgemeinen 1 bis 40 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 15 Gew.-%, besonders bevorzugt 7 bis 12 Gew.-% Mikrokapseln (i), bezogen auf das Gesamtgewicht der Polyolkomponente (b) enthaltend Verbindung (b), Treibmittel (c), Katalysator (d) und gegebenenfalls Zusatzstoff (e), eingearbeitet.The Microcapsules can as a powder in the polyols (b) are incorporated. It will be generally from 1 to 40% by weight, preferably from 5 to 15% by weight, especially preferably 7 to 12 wt .-% microcapsules (i), based on the total weight the polyol component (b) containing compound (b), blowing agent (C), catalyst (d) and optionally additive (e) incorporated.
Verfahren zur Herstellung von Polyurethanhartschaumstoffen durch Umsetzung von (a) Isocyanaten mit (b) gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen, bevorzugt durch Umsetzung von (a) Isocyanaten mit (b) Verbindungen mit gegenüber Isocyanatgruppen reaktiven Wasserstoffatomen bevorzugt in Gegenwart von Katalysatoren (d), (c) Treibmittel und gegebenenfalls (e) Zusatzstoffen, besonders bevorzugt Schaumstabilisatoren und Flammschutzmittel ist allgemein bekannt. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich erfinderisch dadurch aus, dass man die Umsetzung in Gegenwart der latenten Wärmespeicher (i) durchführt.method for the production of rigid polyurethane foams by reaction of (a) isocyanates with (b) isocyanate-reactive compounds, preferably by reacting (a) isocyanates with (b) compounds with opposite Isocyanate-reactive hydrogen atoms preferably in the presence of catalysts (d), (c) blowing agents and optionally (e) additives, particularly preferred is foam stabilizers and flame retardants well known. The inventive method is characterized inventive in that the reaction in the presence of the latent heat storage (i) performs.
Zu den weiteren Komponenten (a) bis (e) ist im einzelnen folgendes zu sagen.To the other components (a) to (e) are as follows accept.
(a) Als Polyisocyanate kommen die üblichen aliphatischen, cycloaliphatischen und insbesondere aromatischen Di- und/oder Polyisocyanate in Frage. Bevorzugt verwendet werden Toluylendiisocyanat (TDI), Diphenylmethandiisocyanat (MDI) und insbesondere Gemische aus Diphenylmethandiisocyanat und Polyphenylenpolymethylenpolyisocyanaten (Roh-MDI). Die Isocyanate können auch modifiziert sein, beispielsweise durch Einbau von Uretdion-, Carbamat-, Isocyanurat-, Carbodiimid-, Allophanat- und insbesondere Urethangruppen. Zur Herstellung von Polyurethan-Hartschaumstoffen wird insbesondere Roh-MDI eingesetzt. Bevorzugt ist weiterhin der Einsatz von Polymer-MDI als Isocyanat (a). Im Stand der Technik ist es gegebenenfalls üblich, Isocyanuratgruppen in das Polyisocyanat einzubauen. Die Isocyanurat-Bildung führt zu flammwidrigen PIR-Schaumstoffen, welche bevorzugt im technischen Hartschaum, beispielsweise im Bauwesen als Dämmplatte oder Sandwichelemente, eingesetzt werden.(A) As polyisocyanates are the usual aliphatic, cycloaliphatic and in particular aromatic Di- and / or polyisocyanates in question. Preferably used Toluylene diisocyanate (TDI), diphenylmethane diisocyanate (MDI) and in particular Mixtures of diphenylmethane diisocyanate and Polyphenylenpolymethylenpolyisocyanaten (Crude MDI). The isocyanates can also be modified, for example by incorporation of uretdione, Carbamate, isocyanurate, carbodiimide, allophanate and in particular Urethane groups. For the production of rigid polyurethane foams In particular, crude MDI is used. Preference is also the Use of polymer MDI as isocyanate (a). In the prior art it may be customary Incorporate isocyanurate groups in the polyisocyanate. The isocyanurate formation leads to flame-retardant PIR foams, which are preferred in the technical Hard foam, for example in construction as insulation board or sandwich elements, be used.
(b) Als Verbindungen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanat reaktiven Gruppen, das heißt mit mindestens zwei mit Isocyanatgruppen reaktiven Wasserstoffatomen können allgemein Verbindungen eingesetzt werden, die nachfolgend allgemein beschrieben werden. Als Verbindungen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanat reakti ven Gruppen kommen insbesondere solche in Frage, die zwei oder mehrere reaktive Gruppen, ausgewählt aus OH-Gruppen, SH-Gruppen, NH-Gruppen, NH2-Gruppen und CH-aciden Gruppen, wie z.B. β-Diketo-Gruppen, in Molekül tragen. Zur Herstellung der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt hergestellten Polyurethanhartschaumstoffe kommen insbesondere Verbindungen mit 2 bis 8 OH-Gruppen zum Einsatz. Vorzugsweise eingesetzt werden Polyetherole und/oder Polyesterole. Die Hydroxylzahl der verwendeten Polyetherole und/oder Polyesterole beträgt bei der Herstellung von Polyurethanhartschaumstoffen vorzugsweise 100 bis 850 mg KOH/g, besonders bevorzugt 200 bis 600 mg KOH/g, die Molekulargewichte sind vorzugsweise größer als 400 g/mol. Bevorzugt enthält Komponente (b) Polyetherpolyole, die nach bekannten Verfahren, beispielsweise durch anionische Polymerisation mit Alkalihydroxiden, wie Natrium- oder Kaliumhydroxid oder Alkalialkoholaten, wie Natriummethylat, Natrium- oder Kaliumethylat oder Kaliumisopropylat als Katalysatoren und unter Zusatz mindestens eines Startermoleküls das 2 bis 8, vorzugsweise 3 bis 8 reaktive Wasserstoffatome gebunden enthält, oder durch kationische Polymerisation mit Lewis-Säuren, wie Antimonpentachlorid, Borfluorid-Etherat u.a. oder Bleicherde als Katalysatoren aus einem oder mehreren Alkylenoxiden mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen im Alkylenrest hergestellt werden. Geeignete Alkylenoxide sind beispielsweise Tetrahydrofuran, 1,3-Propylenoxid, 1,2- bzw. 2,3-Butylenoxid, Styroloxid und vorzugsweise Ethylenoxid und 1,2-Propylenoxid. Die Alkylenoxide können einzeln, alternierend nacheinander oder als Mischungen verwendet werden. Als Startermoleküle kommen beispielsweise in Betracht Glycerin, Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Sacharose, Sorbit, Methylamin, Ethylamin, Isopropylamin, Butylamin, Benzylamin, Anilin, Toluidin, Toluoldiamin, Naphtylamin, Ethylendiamin, Diethylentriamin, 4,4'-Methylendianilin, 1,3,-Propandiamin, 1,6-Hexandiamin, Ethanolamin, Diethanolamin, Triethanolamin sowie andere zwei oder mehrwertige Alkohole oder ein oder mehrwertige Amine. Ferner kann die Komponente (b) optional Polyesterole, Kettenverlängerungs- und/oder Vernetzungsmitteln enthalten. Als Kettenverlängerungs- und/oder Vernetzungsmittel kommen insbesondere zwei- oder dreifunktionelle Amine und Alkohole, insbesondere Diole und/oder Triole mit Molekulargewichten kleiner als 400 g/mol, vorzugsweise von 60 bis 300, zum Einsatz. Bevorzugt setzt man als Verbindung (b) Polyetherpolyole und/oder Polyesterpolyole mit einer Hydroxylzahl größer 160, besonders bevorzugt größer 200 mg KOH/g und besonders bevorzugt einer Funktionalität zwischen 2,9 und 8 ein. Die Verbindung (b) liegt im allgemeinen in flüssiger Form vor und enthält bevorzugt die verkapselten Latentwärmespeicher (i).(b) As compounds having at least two isocyanate-reactive groups, that is to say having at least two isocyanate-reactive hydrogen atoms, it is generally possible to use compounds which are generally described below. Suitable compounds having at least two isocyanate-reactive groups are, in particular, those which have two or more reactive groups selected from OH groups, SH groups, NH groups, NH 2 groups and CH-acidic groups, for example β -Diketo groups, carry in molecule. For the preparation of the rigid polyurethane foams preferably produced by the process according to the invention, in particular compounds having 2 to 8 OH groups are used Commitment. Preferably used are polyetherols and / or polyesterols. The hydroxyl number of the polyetherols and / or polyesterols used in the production of rigid polyurethane foams is preferably 100 to 850 mg KOH / g, more preferably 200 to 600 mg KOH / g, the molecular weights are preferably greater than 400 g / mol. Component (b) preferably comprises polyetherpolyols prepared by known processes, for example by anionic polymerization with alkali metal hydroxides, such as sodium or potassium hydroxide or alkali metal alkoxides, such as sodium methylate, sodium or potassium ethylate or potassium isopropoxide as catalysts and with the addition of at least one starter molecule 2 to 8, preferably contains 3 to 8 bonded reactive hydrogen atoms, or be prepared by cationic polymerization with Lewis acids such as antimony pentachloride, boron fluoride etherate, inter alia, or bleaching earth as catalysts of one or more alkylene oxides having 2 to 4 carbon atoms in the alkylene radical. Suitable alkylene oxides are, for example, tetrahydrofuran, 1,3-propylene oxide, 1,2- or 2,3-butylene oxide, styrene oxide and preferably ethylene oxide and 1,2-propylene oxide. The alkylene oxides can be used individually, alternately in succession or as mixtures. Suitable starter molecules are, for example, glycerol, trimethylolpropane, pentaerythritol, sucrose, sorbitol, methylamine, ethylamine, isopropylamine, butylamine, benzylamine, aniline, toluidine, toluenediamine, naphthylamine, ethylenediamine, diethylenetriamine, 4,4'-methylenedianiline, 1,3, - Propanediamine, 1,6-hexanediamine, ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine and other dihydric or polyhydric alcohols or mono- or polyhydric amines. Further, component (b) may optionally contain polyesterols, chain extenders and / or crosslinkers. Suitable chain extenders and / or crosslinking agents are, in particular, difunctional or trifunctional amines and alcohols, in particular diols and / or triols having molecular weights of less than 400 g / mol, preferably from 60 to 300. Preference is given to using as compound (b) polyether polyols and / or polyester polyols having a hydroxyl number greater than 160, more preferably greater than 200 mg KOH / g and particularly preferably a functionality of between 2.9 and 8. The compound (b) is generally present in liquid form and preferably contains the encapsulated latent heat storage (i).
Als Treibmittelkomponente (c) werden bevorzugt Kohlenwasserstoffe eingesetzt. Diese können im Gemisch mit Wasser und/oder weiteren physikalische Treibmittel eingesetzt werden. Darunter versteht man Verbindungen, die in den Einsatzstoffen der Polyurethan-Herstellung gelöst oder emulgiert sind und unter den Bedingungen der Polyurethanbildung verdampfen. Dabei handelt es sich beispielsweise um Kohlenwasserstoffe, halogenierte Kohlenwasserstoffe, und andere Verbindungen, wie zum Beispiel perfluorierte Alkane, wie Perfluorhexan, Fluorchlorkohlenwasserstoffe, sowie Ether, Ester, Ketone und/oder Acetale. Die Treibmittelkomponente (c) setzt man bevorzugt in einer Menge von 2 bis 45 Gew.-%, bevorzugt 4 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt 5 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (b) bis (e) ein. Es ist ferner bevorzugt, dass die Treibmittel-Komponente (c) weniger als 5 Gew.-%, mehr bevorzugt weniger als 2 Gew.-%, besonders bevorzugt weniger als 1 Gew.-%, insbesondere 0 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (b) bis (e), an Fluorchlorkohlenwasserstoffen, Chlorkohlenwasserstoffen oder Fluorkohlenwasserstoffen enthält. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Treibmittelgemisch (c) somit ausschließlich Kohlenwasserstoffe. Besonders bevorzugte Kohlenwasserstoffe sind n-Pentan, Cyclopentan, iso-Pentan und/oder Mischungen der Isomeren. Insbesondere wird n-Pentan und/oder Cyclopentan als Treibmittel (c) verwendet, insbesondere zusammen mit Wasser.When Propellant component (c) are preferably used hydrocarbons. these can in admixture with water and / or other physical blowing agents be used. By this one understands connections, which in the Starting materials of polyurethane production are dissolved or emulsified and evaporate under the conditions of polyurethane formation. It acts for example, hydrocarbons, halogenated hydrocarbons, and other compounds, such as perfluorinated alkanes, such as perfluorohexane, chlorofluorocarbons, as well as ethers, esters, Ketones and / or acetals. The blowing agent component (c) is used preferably in an amount of 2 to 45 wt .-%, preferably 4 to 30 Wt .-%, particularly preferably 5 to 20 wt .-%, based on the total weight of components (b) to (e). It is further preferred that the Propellant component (c) less than 5% by weight, more preferably less than 2% by weight, more preferably less than 1% by weight, in particular 0% by weight, based on the total weight of the components (b) to (e), chlorofluorocarbons, chlorinated hydrocarbons or fluorocarbons. In a preferred embodiment contains the blowing agent mixture (c) thus exclusively hydrocarbons. Especially preferred hydrocarbons are n-pentane, cyclopentane, iso-pentane and / or Mixtures of isomers. In particular, n-pentane and / or cyclopentane used as blowing agent (c), in particular together with water.
Als Katalysatoren (d) können aus der Polyurethanchemie allgemein bekannte Katalysatoren (d) eingesetzt werden.When Catalysts (d) can from polyurethane chemistry well known catalysts (d) used become.
Die Umsetzung von (a) mit (b) erfolgt gegebenenfalls in Anwesenheit von (e) Zusatzstoffen, wie z.B. Flammschutzmittel, Füllstoffen, Zellreglern, Schaumstabilisatoren, oberflächenaktiven Verbindungen und/oder Stabilisatoren gegen oxidativen, thermischen oder mikrobiellen Abbau oder Alterung, bevorzugt Flammschutzmittel und/oder Schaumstabilisatoren. Als Schaumstabilisatoren werden Stoffe bezeichnet, welche die Ausbildung einer regelmäßigen Zellstruktur bei der Schaumbildung fördern. Beispielsweise sind genannt: Siliconhaltige Schaumstabilisatoren, wie Siloxan-Oxalkylen-Mischpolymerisate und andere Organopolysiloxane. Ferner alkoxylierungsprodukte von Fettalkoholen, Oxoalkoholen, Fettaminen, Alkylphenolen, Dialkylphenolen, Alkylkresolen, Alkylresorcin, Naphtol, Alkylnaphtol, Naphtylamin, Anilin, Alkylanilin, Toluidin, Bisphenol A, alkyliertem Bisphenol A, Polyvinylalkohol, sowie weiterhin Alkoxylierungsprodukte von Kondensationsprodukten aus Formaldehyd und Alkylphenolen, Formaldehyd und Dialkylphenolen, Formaldehyd und Alkylkresolen, Formaldehyd und Alkylresorcin, Formaldehyd und Anilin, Formaldehyd und Toluidin, Formaldehyd und Naphtol, Formaldehyd und Alkylnaphtol sowie Formaldehyd und Bisphenol A. Als Alkoxylierungsreagenzien können beispielsweise Ethylenoxid, Propylenoxid, Poly-THF sowie höhere Homologe verwendet werden. Als Flammschutzmittel können im allgemeinen die aus dem Stand der Technik bekannten Flammschutzmittel verwendet werden. Geeignete Flammschutzmittel sind beispielsweise bromierte Ether (Ixol), bromierte Alkohole wie Dibromneopentylakohol, Tribromneopentylalkohol und PHT-4-Diol sowie chlorierte Phosphate wie z.B., Tris-(2-chlorethyl)phosphat, Tris-(2-chlorisopropyl)phosphat (TCPP), Tris(1,3-dichlorisopropyl)phosphat, Tris-(2,3-dibrompropyl)phosphat und Tetrakis-(2-chlorethyl)-ethylendiphosphat. Außer den bereits genannten halogensubstituierten Phosphaten können auch anorganische Flammschutzmittel, wie roter Phosphor, roten Phosphor enthaltende Zurichtungen, Aluminiumoxidhydrat, Antimontrioxid, Arsenoxid, Ammoniumpolyphosphat und Calciumsulfat oder Cyanursäurederivate, wie z.B. Melamin oder Mischungen aus mindestens zwei Flammschutzmitteln, wie z.B. Ammoniumpolyphosphaten und Melamin sowie gegebenenfalls Stärke zum Flammfestmachen der erfindungsgemäß hergestellten PU-Hartschaumstoffe verwendet werden. Als weitere flüssige halogenfreie Flammschutzmittel können Diethyl-ethanphosphonat (DEEP), Triethylphosphat (TEP), Dimethylpropylphosphonat (DMPP), Diphenylkresylphosphat (DPK) und andere verwendet werden. Die Flammschutzmittel werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt in einer Menge von 0 bis 65 Gew.-%, besonders bevorzugt von 10 bis 65 Gew.-%, insbesondere von 15 bis 60 Gew.-%, insbesondere bevorzugt zwischen 20 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (b) bis (e) verwendet.The reaction of (a) with (b) is optionally carried out in the presence of (e) additives, such as flame retardants, fillers, cell regulators, foam stabilizers, surface-active compounds and / or stabilizers against oxidative, thermal or microbial degradation or aging, preferably flame retardants and / or or foam stabilizers. Foam stabilizers are substances which promote the formation of a regular cell structure during foaming. For example: silicone-containing foam stabilizers, such as siloxane-oxalkylene copolymers and other organopolysiloxanes. Further alkoxylation of fatty alcohols, oxo alcohols, fatty amines, alkylphenols, dialkylphenols, alkylcresols, alkylresorcinol, naphthol, alkylnaphthol, naphthylamine, aniline, alkylaniline, toluidine, bisphenol A, alkylated bisphenol A, polyvinyl alcohol, and further alkoxylation of condensation products of formaldehyde and alkylphenols, formaldehyde and Dialkylphenols, formaldehyde and alkylcresols, formaldehyde and alkylresorcinol, formaldehyde and aniline, formaldehyde and toluidine, formaldehyde and naphthol, formaldehyde and alkylnaphthol and formaldehyde and bisphenol A. As alkoxylation, for example, ethylene oxide, propylene oxide, poly-THF and higher homologs can be used. As flame retardants, the flame retardants known from the prior art can generally be used. Suitable flame retardants are, for example, brominated ethers (isole), brominated alcohols such as dibromoneopentyl alcohol, tribromoneopentyl alcohol and PHT-4-diol, and also chlorinated phosphates such as tris (2-chloroethyl) phosphate, tris (2-chloroisopropyl) phosphate (TCPP), Tris (1,3-dichloroisopropyl) phosphate, Tris (2,3-dibromopropyl) phosphate and tetrakis (2-chloroethyl) ethylenediphosphate. Besides the abovementioned halogen-substituted phosphates, it is also possible to use inorganic flameproofing agents such as red phosphorus, red phosphorus-containing finishes, aluminum oxide hydrate, antimony trioxide, arsenic oxide, ammonium polyphosphate and calcium sulfate or cyanuric acid derivatives such as melamine or mixtures of at least two flame retardants such as ammonium polyphosphates and melamine and optionally starch used for flameproofing the PU rigid foams produced according to the invention. Diethyl ethane phosphonate (DEEP), triethyl phosphate (TEP), dimethyl propyl phosphonate (DMPP), diphenyl cresyl phosphate (DPK) and others can be used as other liquid halogen-free flame retardants. The flame retardants are in the context of the present invention preferably in an amount of 0 to 65 wt .-%, particularly preferably from 10 to 65 wt .-%, in particular from 15 to 60 wt .-%, particularly preferably between 20 to 50 wt. %, based on the total weight of components (b) to (e) used.
Nähere Angaben über die oben genannten und weitere Ausgangsstoffe sind der Fachliteratur, beispielsweise dem Kunststoffhandbuch, Band VII, Polyurethane, Carl Hanser Verlag München, Wien, 1., 2. und 3. Auflage 1966, 1983 und 1993, zu entnehmen.More details about the above and other starting materials are the specialist literature, for example the Kunststoffhandbuch, Volume VII, Polyurethane, Carl Hanser Verlag Munich, Vienna, 1st, 2nd and 3rd editions 1966, 1983 and 1993 can be seen.
Zur Herstellung der Polyurethan-Hartschaumstoffe werden die Polyisocyanate (a) und die Komponenten (b) bis gegebenenfalls (e) in solchen Mengen zur Umsetzung gebracht, dass die Isocyanat-Kennzahl des Schaumes 90 bis 350, bevorzugt 100 bis 180, besonders bevorzugt 110 bis 140 beträgt.to Preparation of the rigid polyurethane foams are the polyisocyanates (a) and components (b) to optionally (e) in such amounts brought to implementation that the isocyanate index of the foam 90 to 350, preferably 100 to 180, particularly preferably 110 to 140 is.
Die Polyurethan-Hartschaumstoffe können diskontinuierlich oder kontinuierlich mit Hilfe bekannter Verfahren (z. B. Doppelband) hergestellt werden. Die hier beschriebene Erfindung bezieht sich auf beide Verfahren, vorzugsweise jedoch auf das kontinuierliche Doppelbandverfahren.The Polyurethane rigid foams can discontinuously or continuously by known methods (eg double band). The invention described here refers to both methods, but preferably to the continuous one Double belt process.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, nach dem Zweikomponenten-Verfahren zu arbeiten und die erfindungsgemäßen latente Wärmespeicher mit der Komponente (b) zusammen mit den Treibmitteln (c), den Katalysatoren (d) und gegebenenfalls den Zusatzstoffen (e) zu einer sogenannten Polyolkomponente (in dieser Schrift auch vorstehend als Polyolkomponente bezeichnet) zu vereinigen und diese mit den Polyisocyanaten oder Mischungen aus den Polyisocyanaten und gegebenenfalls Treibmitteln, auch als Isocyanatkomponente bezeichnet, zur Umsetzung zu bringen. Die Polyolkomponente ohne das Treibmittel weist bevorzugt eine Viskosität größer 1000 mPas auf.When It has proved to be particularly advantageous according to the two-component process to work and the latent heat storage according to the invention with the component (b) together with the blowing agents (c), the catalysts (d) and, where appropriate, the additives (e) to a so-called Polyol component (in this document also above as polyol component to combine) and these with the polyisocyanates or Mixtures of the polyisocyanates and optionally blowing agents, also referred to as isocyanate component to bring to implementation. The polyol component without the blowing agent preferably has a viscosity greater than 1000 mPas on.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Polyurethanschaumstoffe eine Dichte, bevorzugt Rohdichte von weniger als 100 g/l, besonders bevorzugt von weniger als 60 g/l, insbesondere weniger als 50 g/l auf. Des weiteren weisen die Polyurethanschaumstoffe im allgemeinen eine Druckfestigkeit nach DIN 53 421 von 0,3 N/mm2 oder mehr, besonders bevorzugt von 0,35 bis 0,5 N/mm2 auf.In a further preferred embodiment, the polyurethane foams have a density, preferably apparent density of less than 100 g / l, particularly preferably less than 60 g / l, in particular less than 50 g / l. Furthermore, the polyurethane foams generally have a compressive strength according to DIN 53 421 of 0.3 N / mm 2 or more, more preferably from 0.35 to 0.5 N / mm 2 .
Die erfindungsgemäßen Polyurethanhartschaumstoffe weisen bevorzugt eine Geschlossenzelligkeit größer 90 % auf. Die erfindungsgemäßen Vorteile, z.B. hinsichtlich der Entformeigenschaften, ergeben sich aber auch für offenzellige PU-Hartschaumstoffe, z.B. solche für die Vakuumtechnik.The rigid polyurethane foams according to the invention preferably have a closed cell size greater than 90%. The advantages according to the invention, e.g. in terms of Entformeigenschaften, but also arise for open-celled Rigid PU foams, e.g. such for the vacuum technology.
Der Einsatz der erfindungsgemäßen Polyurethanhartschaumstoffen erfolgt insbesondere zur Wärmedämmung, beispielsweise von Kühlgeräten, Behältern oder Gebäuden, z.B. in Form von gedämmten Rohren, Boilern, Sandwichelementen, Dämmplatten oder Kühlgeräten. Als Polyurethane im Sinne der vorliegenden Patentanmeldung werden auch polymere Isocyanataddukte verstanden, die neben Urethangruppen noch weitere Gruppen enthalten, wie sie beispielsweise durch Reaktion der Isocyanatgruppe mit sich selbst entstehen, beispielsweise Isocyanuratgruppen, oder die durch Reaktion der Isocyanatgruppen mit anderen Gruppen als mit Hydroxylgruppen entstehen, wobei die genannten Gruppen meist gemeinsam mit den Urethangruppen im Polymer vorliegen.Of the Use of the polyurethane rigid foams according to the invention takes place in particular for thermal insulation, for example of refrigerators, containers or buildings, e.g. in the form of insulated Pipes, boilers, sandwich panels, insulation boards or refrigerators. When Polyurethanes within the meaning of the present patent application are also understood polymeric isocyanate adducts, in addition to urethane groups still contain other groups, such as by reaction the isocyanate group arise with itself, for example isocyanurate groups, or by reaction of the isocyanate groups with other groups as arise with hydroxyl groups, said groups usually together with the urethane groups in the polymer.
Die Erfindung soll durch nachfolgende Beispiele veranschaulicht werden. Beispiele
- Polyol 1:
- mit Saccharose und Glycerin gestartet, propoxiliert, Hydroxylzahl 465-515mg/KOH/g; Funktionalität 4,3
- Polyol 2:
- mit Trimethylolpropan gestartet, propoxiliert, Hydroxylzahl (OHZ) 155-165, Funktionalität 3
- Polyol 1:
- started with sucrose and glycerol, propoxylated, hydroxyl number 465-515 mg / KOH / g; Functionality 4.3
- Polyol 2:
- started with trimethylolpropane, propoxylated, hydroxyl number (OHN) 155-165, functionality 3
Angaben in der Tabelle stellen Gewichtsteile dar.information in the table represent parts by weight.
Als Stabilisator wurde Tegostab® B8467 der Firma Th.Goldschmidt verwendet; als Katalysator wird Dimethylcyclohexylamin verwendet und Cyclopentan als Treibmittel. Als mikroverkapselter Latentwärmespeicher (Phase Change Materials, auch als PCM in dieser Schrift bezeichnet) wurde Ceracap TM NB 1001 x der BASF Aktiengesellschaft eingesetzt. Dabei handelt es sich um Mikrokapseln mit einer Kapselwand aus einem hochvernetzten Methacrylsäureesterpolymer und einem Paraffin-Wachs mit einem Schmelzpunkt von 28°C als Latentwärmespeicherkern. Der mittlere Durchmesser der Kapseln liegt bei etwa 6-10 μm, die Teilchenverteilung ist eng, d.h. es sind in der Verteilung Teilchen mit Durchmesser von etwa 1 bis 20 μm vorhanden. Als Isocyanat Komponente wurde PMDI verwendet, Lupranat® M20S (BASF Aktiengesellschaft) mit einem NCO Gehalt von 31,5. Es wurde bei Kennzahl 110 verschäumt. Die Rohdichte betrug 45+/–1 g/l, die Abbindezeit auf 55 +/– 1 sec.As the stabilizer, Tegostab ® B8467 the firm Th.Goldschmidt was used; dimethylcyclohexylamine is used as catalyst and cyclopentane as blowing agent. As a microencapsulated latent heat storage (Phase Change Materials, also referred to as PCM in this document) was used Ceracap TM NB 1001 x BASF Aktiengesellschaft. These are microcapsules with a capsule wall of a highly crosslinked methacrylic ester polymer and a paraffin wax with a melting point of 28 ° C as latent heat storage core. The average diameter of the capsules is about 6-10 microns, the particle distribution is narrow, ie there are in the distribution particles with a diameter of about 1 to 20 microns available. As the isocyanate component PMDI was used Lupranat M20S ® (BASF Aktiengesellschaft) with an NCO content of 31.5. It was foamed at index number 110. The bulk density was 45 +/- 1 g / l, the setting time to 55 +/- 1 sec.
Die Aushärtung des Hartschaumstoffes wurde mittels Bolzentest quantifiziert. Die Fließfähigkeit wurde mittels Schlauchtest gemessen.The curing of the rigid foam was quantified by bolt test. The flowability was measured by means of a tube test.
Es zeigte sich bei mittleren Füllstoffgehalten eine geringfügige Verbesserung in der Aushärtung, ohne dass sich die Fließeigenschaften verschlechterten.It showed at medium filler contents a minor one Improvement in curing, without affecting the flow properties deteriorated.
Die Wärmeleitfähigkeit wurde mittels fox Gerät bei Mitteltemperatur 23°C (36°C und 10°C) gemessen mit NIST Standart. Die Änderung der Wärmeleitfähigkeit mit der Zeit wurde verfolgt als Maß, wie schnell sich ein Gleichgewicht des Wärmeflusses einstellt. Mit dem Wärmespeicher stellt sich das Gleichgewicht, d.h. die Wärmeleitfähigkeit langsamer ein. Der Schaum hat somit einen hohen Widerstand. Nach 5min zeigt sich, dass der Schaum ohne PCM eine Wärmeleitfähigkeit von 21,8mW/mK hat, ein Schaum mit PCM 22 sowie 23,8mW/mK. Es muss mehr Wärme zugeführt werden, um den Gleichgewichtszustand zu erreichen.The thermal conductivity was using fox device at medium temperature 23 ° C (36 ° C and 10 ° C) measured with NIST standard. The change the thermal conductivity Over time, it was tracked as a measure of how fast a balance is building up the heat flow established. With the heat storage the equilibrium, i. e. the thermal conductivity slower. Of the Foam thus has a high resistance. After 5min shows that the Foam without PCM a thermal conductivity of 21.8mW / mK has a foam with PCM 22 as well as 23.8mW / mK. It must more heat supplied to reach equilibrium.
Anhand von elektronenmikroskopischer Aufnahme konnte nachgewiesen werden, dass die Latentwärmespeicher die Zellstruktur nicht zerstören. Diese bleibt vollständig erhalten, allerdings befinden sich die Latentwärmespeicher vorwiegend in den Stegen.Based from electron micrograph could be detected that the latent heat storage do not destroy the cell structure. This remains complete received, however, are the latent heat storage predominantly in the Stegen.
Die Schmelzwärme, die zur Phasenumwandlung benötigt wird, wurde mittels DSC verfolgt. Es zeigte sich, dass unterhalb 30°C die Phasenumwandlung stattfindet, diese auch im Schaumstoff erhalten blieb und die Schmelzenthalpie umso größer ist, je mehr Mikrokapseln eingesetzt werden.The Heat of fusion which is needed for the phase transformation is tracked by DSC. It turned out that below 30 ° C the Phase transformation takes place, they also get in the foam remained and the enthalpy of fusion is greater, the more microcapsules be used.
Anhand dieser Messungen wurde ersichtlich, dass durch Einsatz der Latentwärmespeicher die Temperaturentwicklung somit beim Verschäumen abgesenkt werden kann. Bei Einsatz der Mikrokapseln senkt sich die Temperatur ab, so dass die maximale Temperatur niedriger ist und auch die Abkühlung schneller erfolgt. Dies führt bei gleichen Fließeigenschaften bzw. Formfülleigenschaften, aber schnellerer Abkühlung zu deutlich besseren Entformzeiten bzw. besserer Maßhaltigkeit. Maximaltemperatur °C On the basis of these measurements it became apparent that by using the latent heat storage device, the temperature development can thus be lowered during foaming. When using the microcapsules, the temperature lowers, so that the maximum temperature is lower and the cooling is faster. This results in the same flow properties or mold filling properties, but faster cooling to significantly better demolding or better dimensional stability. Maximum temperature ° C
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DE102004049341A Withdrawn DE102004049341A1 (en) | 2004-10-08 | 2004-10-08 | New polyurethane rigid foam material comprising an encapsulated latent heat storage, where the heat storage material is e.g. n-hexadecane, n-octadecane, cyclodecane, benzene, dodecyl benzol and lauryl alcohol |
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