DE102019107985A1 - 2-teilige reaktive urethan-harzmasse und verfahren für deren herstellung - Google Patents

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Shinsuke Kataoka
Eiichi Kawase
Masanori Takasaki
Yuji Watanabe
Hirofumi Takeuchi
Shinichiro Sado
Hiroaki Ido
Shinji Nishikawa
Saeko Kinami
Kazuki Murata
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Covestro Deutschland AG
Mazda Motor Corp
Nihon Tokushu Toryo Co Ltd
Original Assignee
Covestro Deutschland AG
Mazda Motor Corp
Nihon Tokushu Toryo Co Ltd
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Abstract

[PROBLEM] Vorgesehen ist ein Material mit hervorragender schallabsorbierender Leistungsfähigkeit, das einfach auf einen gewünschten Bereich am Einsatzort angewendet werden kann und das fähig ist, Schallausbreitung wirksam zu verhindern.[MITTEL ZUR LÖSUNG] Vorgesehen ist eine 2-teilige reaktive Urethanharzmasse erstellt aus einer Polyisocyanatkomponente (X) und einer Polyol-enthaltenden Komponente (Y).dadurch gekennzeichnet, dass die Polyol-enthaltende Komponente (Y) eine Polyolkomponente (a), Katalysatoren (b), einen Schaumstabilisator (c), eine Aminverbindung mit primären und sekundären Aminogruppen (d) und Kohlendioxid (e) umfasst;die 2-teilige reaktive Urethanharzmasse, wenn sie ausgehärtet ist, ist ein offenzelliger weicher Polyurethanschaum, dadurch gekennzeichnet, dass der durchschnittliche Schallabsorptionskoeffizient des Polyurethanschaums 30% oder mehr ist, gemessen in Übereinstimmung mit JIS A 1405-2-2007 bei 63 Hertz bis 5000 Hertz; unddie Länge von Flüssigkeitstropfen innerhalb 300 mm gemessen in Übereinstimmung mit dem folgenden Verfahren ist:Messverfahren: eine Akrylplatte wird vertikal an der Position 10 cm entfernt von der Auslassposition einer Spritzgussmaschine platziert, und eine Mischung der Polyisocyanatkomponente (X) und der Polyol-enthaltenden Komponente (Y) wird aus der Spritzgussmaschine auf die Akrylplatte für 0,2 Sekunden bei einer Rate von 120 g/s ausgelassen, um ein Spritzgussprodukt auf der Akrylplatte zu bilden; dann, 5 Minuten nach dem Auslassen, wird die Länge des Spritzgussprodukts vom höchsten Punkt bis zum niedrigsten Punkt in vertikaler Richtung auf der Akrylplatte als die Länge der Flüssigkeitstropfen gemessen.

Description

  • [TECHNISCHER FACHBEREICH]
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine 2-teilige reaktive Urethan-Harzmasse. Genauer gesagt, die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine 2-teilige reaktive Urethan-Harzmasse gekennzeichnet dadurch, dass eine gemischte Reaktionslösung von Polyurethanmaterialien zu schäumen beginnt, und mit einer Urethanbildung und Ureabildung umgehend dort reagiert, wo sie aufgetragen wird, um einen weichen Polyurethanschaum nahezu ohne Fließen zu bilden, und dass der gebildete Schaum hervorragende Schallabsorbierungseigenschaften aufweist.
  • [HINTERGRUND]
  • Heutzutage gibt es einen wachsenden Bedarf an komfortablen Akustikumgebungen an jedem Ort in Aufenthaltsbereichen. Zum Beispiel besteht die Notwendigkeit der allgemeinen Anwendung externe Geräusche zu reduzieren, um zu verhindern, dass Geräusche von Raum zu Raum zu hören sind, und Maßnahmen zu ergreifen, das Geräusch von Regen zu unterdrücken, und für derartige Zwecke besteht ein wachsender Bedarf an schallabsorbierenden Materialien, ganz zu schweigen von speziellen ruhigen und schalltoten Räumen in Gebäuden. Zusätzlich gibt es einen Fortschritt bei der Einführung komfortabler akustischer Umgebungen zu anderen Zwecken, wie beispielsweise in Fahrzeugkarosserien, für schwere Maschinen, elektrische Generatoren, Büroautomatisierungsgeräte oder Haushaltselektronik. Spezielle Beispiele von Fahrzeuginnenräumen sind Automobilkabinen oder Kabinen in Schienenfahrzeugen, und eine große Anzahl von schallabsorbierenden Materialien sollen eine komfortable Akustikumgebung schaffen.
  • Die meisten schallabsorbierenden Materialien, die derzeit verwendet werden, sind Produkte in flächiger oder faseriger Form, oder bestehen aus einem Plattenmaterial, das in Fabriken oder Ähnlichem gefertigt wird, sie sind oft in unangemessenen Formen und Mengen geschnitten und werden in Räumen befestigt oder eingefüllt, wo eine Schallabsorbierung vorgesehen ist. Allerdings gibt es Probleme beim Ausschneiden und Anbringen, und es gibt Fälle, in denen die schallabsorbierende Leistung nicht vollständig erreicht werden kann, wenn Flächen gefüllt werden, da sich unausweichlich Lücken zwischen den schallabsorbierenden Materialien und den sie umgebenden Kontaktmaterialien bilden. Solche Probleme können mit einem schallabsorbierenden Material gelöst werden, das vor Ort einen Schaum bildet, und das vor Ort eingespritzt wird, wo eine schallabsorbierende Leistung vorgesehen ist, und bei dem die Reaktion der Schaumbildung an Ort und Stelle vonstattengeht (Beginn der Reaktion, Schäumen, und Abschluss der Reaktion). In diesem Fall wird eine nahtlose Konstruktion ohne Lücken dadurch erreicht, dass die peripheren Materialien und schallabsorbierenden Materialien fest angebracht werden, wobei eine effektivere Schallabsorbierungsleistung zu erwarten ist. Insbesondere besteht, herkömmlicherweise in der Automobilindustrie, die Notwendigkeit die Steifigkeit des gesamten Fahrzeugkörpers zu verbessern und eine komfortable akustische Umgebung in Wohnräumen zu gewährleisten. In diesem Zusammenhang wurden Anstrengungen unternommen, Harzschaummaterialien vom Typ zum Einspritzen oder schallisolierende Materialien in B-Säulen einzubetten, die eine geschlossene Querschnittsstruktur oder geschlossene Querschnittteile innerhalb des Fahrzeugkarosserierahmens aufweisen.
  • Zum Beispiel wird eine Technik erprobt, wobei ein schaumbildendes Material vom Typ Duroplast (wie beispielsweise Kunstharz oder ein Gummi), welches an einem geschlossenen Querschnittteil befestigt und dann eingeschäumt, und in einem beschichteten Verbrennungsofen ausgehärtet wird, um die Steifheit und Schallisolierung zu verbessern. Allerdings, da solche schaumbildenden Materialien vom Typ Duroplast schäumen und ausgehärtet werden müssen unter Verwendung der beschichteten Verbrennungsanlage des Fahrzeugs, besteht die Notwendigkeit die Fluktuation des Verhältnisses des Ausdehnungsgrads des Schaums zu unterdrücken (unausgefüllte Räume können entstehen oder, übermäßig eingeschäumte Teile können sich im Gegensatz dazu bilden), was mit der Änderung der Verbrennungstemperatur verbunden ist, abhängig von dem zu verwendenden Teil, und es gibt außerdem die Notwendigkeit die Form des schaumbildenden Materials in die Form des geschlossenen Querschnitts einzupassen.
  • In dieser Hinsicht wird eine Technik als Verfahren zum Schäumen und Aushärten unter normaler Temperaturmischung erprobt, indem eine 2-teilige reaktive Urethanharzmasse verwendet wird, die aus einem Polyol-Wirkstoff und einem Polyisocyanat-Aushärtungswirkstoff besteht, der fähig ist, einen Urethanschaum durch Reaktion unter einem Treibmittel aufzuschäumen (herkömmlicherweise, ausschließlich Wasser, oder Wasserstoffatom, das Halogenkohlenwasserstoffsysteme oder Kohlenwasserstoffe mit niedrigem Siedepunkt enthält, die alternativ oder in Kombination dazu eingesetzt werden können) und besagte Masse zum Einspritzen, Schäumen und Aushärten auszusetzen, um eine Verstärkung und eine schallisolierende Wirkung zu bieten. Diese Einspritzungstechnik kann das Problem der oben beschriebenen Fluktuation beim Schäumen oder Ähnlichem lösen, da die Einspritzung allerdings in einem fluidisierten Zustand durchgeführt wird, tritt das Harzreaktionsmittel häufig aus kleinen Lücken aus (oder den Teilen mit Poren), die im geschlossenen Querschnitt vorhanden sind. Daher besteht die Notwendigkeit eine Art von Dichtung oder eine Maßnahme zu schaffen, indem zum Beispiel die Polyurethanmasse angepasst wird.
  • Patentdokument 1 berichtet eine Technik, charakterisiert durch eine mit Urethanmaterial vermischte Lösung im Schaumzustand, die in eine Lücke des Körpers eines Automobils eingelassen wird, um das Auslaufen aus offenen Teilen zu reduzieren und ein Polyurethanschaum wird nur in bestimmte Teile eingefüllt. Allerdings werden darin keine spezifischen Beispiele dargestellt und das Auslaufen aus den offenen Teilen kann nicht ausreichend ausschließlich mit der Technik gehandhabt werden im Vertrauen auf das Schaumverfahren, welches keine reaktive Anpassung zur Urethanisierung umfasst. Darüber hinaus wird kein Merkmalswert des Polyurethanschaums dargestellt, womit unklar ist, welche Art von schallabsorbierender Eigenschaft zu erwarten ist.
  • Patentdokumente 2 und 3 berichten eine Technik, wobei Polyurethanschaum durch die Verwendung einer bestimmten Menge an spezifischen Aminen und Förderung der Reaktivität von 2-teiliger reaktiver Urethanisierung gebildet wird, um das Auslaufen aus Lücken oder Teilen mit Poren zu unterdrücken. Diese Technik bezieht sich jedoch allein auf einen starren Polyurethanschaum, der über eine Hydroxylzahl zwischen 150 bis 800 mg KOH/g des Basispolyols verfügt, was für die schallabsorbierende Leistung unzureichend ist. Darüber hinaus ist die Dichte des Produkts (spezifisches Gewicht von 0,4 im Beispiel) nicht so gering wie der Grad, der auf dem aktuellen Markt verfügbar ist.
  • Patentdokument 4 beschreibt ein Verfahren zum Schäumen eines starren Polyurethanschaums, charakterisiert durch ein Carbamat aus Alkanolamin (ein Addukt von Alkanolamin und Kohlendioxid) oder eine Mischung eines Carbamats aus Alkanolamin und Wasser, welches als Treibmittel verwendet wird, wobei der starre Polyurethanschaum Hohlräume hat und mit Automobilteilen verbunden ist, die auf einer Autokarrosserie oder Fahrzeugrahmen aufgebaut sind. Da dieses Verfahren sich allerdings wiederum auf einen starren Polyurethanschaum bezieht, ist die schallabsorbierende Leistung nicht ausreichend. Darüber hinaus ist die Dichte des Produkts (zwischen 192 bis 384 kg/m3 im Beispiel) nicht so gering wie der auf dem Markt verfügbare Grad. Im Allgemeinen wird gesagt, dass wenn Akustikwellen in poröse Materialien eindringen, wie beispielsweise in den Urethanschaum, wird deren Luftvibration direkt durch die Luft in Lücken und Teilen mit Blasen im Material verbreitet, und wenn sie auf eine Zellfolie auftreffen, vibriert die Folienoberfläche, um einen Teil der Schallenergie in thermale Energie umzuwandeln, wobei ein schallabsorbierender Effekt generiert wird. Entsprechend besteht die Notwendigkeit, um hervorragende schallabsorbierende Eigenschaften zu liefern, für Weichheit, so dass die Zellfolie vibriert, und da der Umwandlungsgrad von der Luftvibration in thermale Energie bei starren Schäumen gering ist, ist es nicht möglich, ausreichende Schallabsorbierung zu erreichen.
  • Unter diesen technischen Bedingungen besteht noch immer die Notwendigkeit, ein Material mit hervorragender schallabsorbierender Leistung zu schaffen, das einfach in einen gewünschten Bereich am Einsatzort eingespritzt werden kann und fähig ist, Schallverbreitung vorzubeugen.
  • [ZUGEHÖRIGE DOKUMENTE]
  • [Patentdokumente]
    • Patentdokument 1 Japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. S61-116509
    • Patentdokument 2 Japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. H10-212332
    • Patentdokument 3 Japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. H11-105057
    • Patentdokument 4 Japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. 2007-528434
  • [ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG] [VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME]
  • Mit der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, ein Material mit hervorragender schallabsorbierender Leistungsfähigkeit zu liefern, das einfach auf einen gewünschten Bereich am Einsatzsort angewendet werden kann und das fähig ist, Schallausbreitung wirksam zu verhindern. Die vorliegende Erfindung beabsichtigt außerdem, ein Material zu liefern, das sowohl hervorragende Schallabsorbierung als auch geringe Dichte erfüllt, und das im Einsatz sehr geeignet ist.
  • Die Erfinder haben nun herausgefunden, dass wenn eine 2-teilige reaktive Urethanharzmasse hergestellt aus einer Kombination von speziellen Materialkomponenten am Einsatzort aufgetragen wird, ein Schaum einfach im gewünschten Bereich gebildet werden und Schallausbreitung beträchtlich unterbunden werden kann. Darüber hinaus haben die Erfinder die Erfindung vollendet, nachdem sie herausgefunden haben, dass der oben beschriebene Schaum nicht nur hervorragend zur Schallabsorbierung geeignet ist, sondern auch eine geringe Dichte aufweist, sehr geeignet für den Einsatz, effizient und einfach am Standort erzeugbar ist. Die vorliegende Erfindung basiert auf derartigen Erkenntnissen.
  • [MITTEL ZUR LÖSUNG DES PROBLEMS]
  • Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird Folgendes vorgesehen.
    1. (1) 2-teilige reaktive Urethanharzmasse erstellt aus einer Polyisocyanatkomponente (X) und einer Polyol-enthaltenden Komponente (Y), wobei die Polyol-enthaltende Komponente (Y) eine Polyolkomponente (a), Katalysatoren (b), einen Schaumstabilisator (c), eine Aminverbindung mit primären und sekundären Aminogruppen (d) und Kohlendioxid (e) umfasst; 2-teilige reaktive Urethanharzmasse, wenn sie ausgehärtet ist, ist ein offenzelliger weicher Polyurethanschaum, wobei der durchschnittliche Schallabsorptionskoeffizient des Polyurethanschaums 30% oder mehr beträgt, gemessen in Übereinstimmung mit JIS A 1405-2-2007 bei 63 Hertz bis 5000 Hertz; und die Länge von Flüssigkeitstropfen innerhalb von 300 mm gemessen in Übereinstimmung mit dem folgenden Verfahren ist:
      • Messverfahren: eine Akrylplatte wird vertikal an der Position 10 cm entfernt von der Austrittsposition einer Spritzgussmaschine platziert, und eine Mischung der Polyisocyanatkomponenten (X) und der Polyol-enthaltenden Komponente (Y) wird von der Spritzgussmaschine für 0,2 Sek. auf die Akrylplatte mit einer Rate von 120 g/Sek. ausgelassen, um ein Spritzprodukt auf der Akrylplatte zu bilden; dann wird, 5 Minuten nach dem Auslassen, die Länge vom höchsten Punkt bis zum niedrigsten Punkt in vertikaler Richtung des Spritzprodukts auf der Akrylplatte als die Länge der Flüssigkeitstropfen gemessen.
    2. (2) 2-teilige reaktive Urethanharzmasse nach (1), wobei die Aminverbindung aliphatische Amine, aromatische Amine oder alizyklische Amine umfasst.
    3. (3) 2-teilige reaktive Harzmasse nach (1) oder (2), wobei das molekulare Gewicht der Aminverbindung zwischen 33 und 220 beträgt.
    4. (4) 2-teilige reaktive Harzmasse nach (1) bis (3), wobei die Aminverbindung über primäre oder sekundäre Aminogruppen verfügt.
    5. (5) 2-teilige reaktive Urethanharzmasse nach (1) bis (4), wobei der Inhalt der Aminverbindung zwischen 1 und 15 Teilen nach Masse basierend auf 100 Teilen nach Masse der Polyolkomponente (a) ist.
    6. (6) 2-teilige reaktive Urethanharzmasse nach (1) bis (5), wobei der Inhalt des Kohlendioxids zwischen 0,5 und 5 Teilen nach Masse basierend auf 100 Teilen nach Masse der Polyolkomponente (a) ist.
    7. (7) 2-teilige reaktive Urethanharzmasse nach (1) bis (6), wobei der Inhalt des aus der Aminverbindung und Kohlendioxid gebildeten Aminkarbonats zwischen 1,5 und 20 Teilen nach Masse basierend auf 100 Teilen nach Masse der Polyolkomponente (a) ist.
    8. (8) 2-teilige reaktive Urethanharzmasse nach (1) bis (7), wobei die Polyisocyanatkomponente (X) mindestens eine aus der folgenden Gruppe bestehend aus Diphenylmethandiisocyanat, Polymethylen-Polyphenyl-Polyisocyanat, und Modifikationen davon, ist.
    9. (9) 2-teilige reaktive Urethanharzmasse nach (1) bis (8), wobei die Cremezeit der Mischung der Polyisocyanatkomponente (X) und der polyo-enthaltenden Komponente (Y) 1 Sekunde oder weniger ist.
    10. (10) 2-teilige reaktive Urethanharzmischung nach (1) bis (9), wobei die Kerndichte des Polyurethanschaums zwischen 10 und 110 kg/m3 ist.
    11. (11) 2-teilige reaktive Urethanharzmasse nach (1) bis (10), wobei das Schaumvolumen des Polyurethanschaums zwischen 3 und 60 L/min beträgt, gemessen nach JIS K 6400-7:2012.
    12. (12) 2-teilige reaktive Urethanharzmasse nach (1) bis (11), wobei der durchschnittliche Durchmesser der Zellgröße des Polyurethanschaums 400 nm oder weniger beträgt.
    13. (13) 2-teilige reaktive Urethanharzmasse nach (1) bis (12), wobei der durchschnittliche Durchmesser der Zellgröße des Polyurethanschaums 350 nm oder weniger beträgt.
    14. (14) Urethanharzmasse nach (1) bis (13), wobei der durchschnittliche Schallabsorbierungskoeffizient des Polyurethanschaums 40 % oder mehr ist, gemessen nach JIS A 1405-2:2007 bei 500 Hertz bis 2500 Hertz.
    15. (15) 2-teilige reaktive Urethanharzmasse nach (1) bis (14), welche durch Einspritzen der Mischung der Polyisocyanatkomponente (X) und der Polyol-enthaltenden Komponente (Y) aus der Spritzgussmaschine erstellt ist.
  • Nach der vorliegenden Erfindung kann ein weicher Polyurethanschaum mit hervorragender Schallabsorbierung einfach im gewünschten Bereich am Einsatzort gebildet werden durch Verwendung einer 2-teiligen reaktiven Urethanharzmasse, die hervorragende Schallabsorbierung aufweist und die Flüssigkeit nicht übermäßig nach dem Ausspritzen tropft. Nach der vorliegenden Erfindung, da weicher Polyurethanschaum schallabsorbierende Eigenschaften zwischen 500 und 2500 Hertz aufweist, was für eine akustische Umgebung in Fahrzeugkabinen erforderlich ist, kann dieser in den gewünschten Bereich mittels Spritzguss eingespritzt werden und kann vorteilhaft zur Schaffung einer hervorragenden akustischen Umgebung in Fahrzeugkabinen verwendet werden.
  • Nach der vorliegenden Erfindung kann weicher Polyurethanschaum mit hervorragender Schallabsorbierung und geringer Dichte effektiv und einfach im gewünschten Bereich produziert werden. Daher kann er vorteilhaft sowohl zur Verbesserung der Schallisolierung als auch Gewichtseinsparung für geeignete Basissubstrate, vertreten durch Fahrzeugkarrosserien, eingesetzt werden.
  • Figurenliste
    • ist eine schematische Abbildung des Verfahrens zur Messung der Flüssigkeitstropfen der 2-teiligen reaktiven Urethanharzmasse gemäß der vorliegenden Erfindung.
    • ist eine Grafik, die die Ergebnisse durch Messen des Schallabsorbierungskoeffizienten nach der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • VERFAHREN ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • 2-teilige reaktive Urethanharzmasse
  • Die 2-teilige reaktive Urethanharzmasse gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einer Polyisocyanatkomponente (X) und einer Polyol-enthaltenden Komponente (Y) gefertigt wird, wobei die Komponente, die Polyol enthält (Y), eine Polyolkomponente (a), Katalysatoren (b), einen Schaumstabilisator (c), eine Aminverbindung mit primären und sekundären Aminogruppen (d) und Kohlendioxid (e) umfasst; die 2-teilige reaktive Urethanharzmasse, wenn ausgehärtet, ist ein offenzelliger weicher Polyurethanschaum, wobei der durchschnittliche Schallabsorbierungskoeffizient des Polyurethanschaums 30 % oder mehr beträgt, gemessen nach JIS A 1405-2:2007 bei 63 Hertz bis 5000 Hertz; und die Länge der Flüssigkeitstropfen ist innerhalb 300 mm gemessen nach dem folgenden Verfahren:
  • Messverfahren: eine Akrylplatte wird vertikal an der Position 10 cm entfernt von der Auslassposition einer Spritzgussmaschine platziert, und eine Mischung der Polyisocyanatkomponente (X) und der Polyol-enthaltenden Komponente (Y) wird aus der Spritzgussmaschine auf die Akrylplatte für 0,2 Sekunden bei einer Rate von 120 g/s ausgelassen, um ein Spritzgussprodukt auf der Akrylplatte zu bilden; dann, 5 Minuten nach dem Auslassen, wird die Länge des Spritzprodukts vom höchsten Punkt bis zum niedrigsten Punkt in vertikaler Richtung auf der Akrylplatte als die Länge der Flüssigkeitstropfen gemessen.
  • Es war unerwartet, dass die 2-teilige reaktive Urethanharzmasse produziert werden kann, wobei die Flüssigkeit nicht übermäßig nach dem Spritzen tropft und einen Polyurethanschaum mit hervorragender Schallabsorbierung bildet, durch Verwendung der Polyisocyanatekomponente (X) und der Polyol-enthaltenden Komponente (Y), umfassend eine Aminkomponente und Kohlendioxid als gestaltendes Material, wie die vorliegende Erfindung.
  • [Polyisocyanatkomponente (X)]
  • Polyisocyanatkomponente (X), die für den Urethanbestand nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist nicht besonders begrenzt und umfasst, zum Beispiel, aromatische, zykloaliphatische und aliphatische Polyisocyanate mit 2 oder mehr Isocyanatgruppen; eine Mischung aus 2 oder mehr Polyisocyanaten; und modifizierte Polyisocyanate aus deren Modifizierungen oder Ähnlichem.
  • Spezifische Beispiele der Polyisocyanatkomponente (X) umfassen Toluylendiisocyanat (TDI), Diphenylmethandiisocyanat (MDI), Polymethylen-Polyphenyl-Polyisocyanat (sogenanntes: rohes MDI), Xylenediisocyanat (XDI), Isophoronediisocyanate (IPDI), Hexamethylendiisocyanat (HMDI), oder Ähnliche. Spezifische Beispiele modifizierter Polyisocyanate umfassen Modifikationen vom Typ Vorpolymer der oben beschriebenen Polyisocyanate, Nuratmodifikationen, Ureamodifikationen und Carbodiimide-Modifikationen, oder Ähnliche. Unter ihnen werden MDI, rohes MDI oder Modifikationen davon, bevorzugt. Sie werden bevorzugt verwendet angesichts der Verbesserung der Schaumstabilität, Dauerhaftigkeit und Kosten, oder Ähnlichen.
  • Die Viskosität (mPa·s/25 °C) der Polyisocyanatkomponente der vorliegenden Erfindung ist nicht besonders begrenzt und ist vorzugsweise zwischen 50 bis 2000, noch bevorzugter zwischen 100 bis 1000, und noch mehr bevorzugt zwischen 120 bis 500.
  • Die spezifische Masse der Polyisocyanatkomponente (X) ist nicht besonders begrenzt und kann zum Beispiel zwischen 1,1 bis 1,25 betragen.
  • [Polyol-enthaltende Komponente (Y)]
  • Die Polyol-enthaltende Komponente (Y) nach der vorliegenden Erfindung umfasst eine Polyolkomponente (a), Katalysatoren (b), einen Schaumstabilisator (c), eine Aminverbindung mit primären und sekundären Aminogruppen (d), und Kohlendioxid (e).
  • [Polyolkomponente (a)]
  • Die Polyolkomponente (a) ist vorzugsweise ein Polyetherkarbonatpolyol und noch mehr bevorzugt ein Polyoxyalkylenpolyol. Nach einer besonders bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung hat das Polyol eine mittlere Funktionalität von 2 bis 4 und eine Hydroxylzahl von 20 mg bis 100 mg KOH/g.
  • Die mittlere Funktionalität der Polyolkomponente (a) ist vorzugweise von 2 bis 4 und noch bevorzugter von 2 bis 3 wie oben beschrieben.
  • In diesem Fall bezieht sich die in der vorliegenden Erfindung verwendete mittlere Funktionalität auf die Anzahl der funktionalen Gruppen je 1 Molekül und bedeutet den Mittelwert der Anzahl des aktiven Wasserstoffs im Initiator. Die mittlere Funktionalität der Polyol-Komponente (a) innerhalb des oben beschriebenen Spektrums ist vorteilhaft zur Vermeidung eines Defekts, wenn die Körperlichkeit, wie beispielsweise durch eine permanente Deformierung durch Verdichtung durch trockene Wärme des Polyurethanschaums, erheblich verringert ist. Die mittlere Funktionalität der Polyol-Komponente (a) innerhalb des oben beschriebenen Spektrums ist ebenfalls vorteilhaft zur Vermeidung eines Verfalls der Körperlichkeit, zum Beispiel, Zugfestigkeit, aufgrund der verringerten Verlängerung des erhaltenen Polyurethanschaums, was zu größerer Härte führt.
  • Die Hydroxylzahl der Polyol-Komponente (a) ist vorzugsweise zwischen 20 bis 100 mg KOH/g, noch bevorzugter zwischen 25 bis 90 mg KOH/g, und noch mehr bevorzugt zwischen 25 bis 80 mg KOH/g. Eine Hydroxylzahl der Polyol-Komponente von 20 mg KOH/g oder mehr ist vorteilhaft zur Unterdrückung eines Verfalls oder Ähnlichem, und zur stabilen Produktion des Formartikels aus Polyurethanschaum. Eine Hydroxylzahl des Polyols von 100 mg KOH/g oder weniger kompromittiert die Weichheit des Polyurethanschaums nicht und ist bevorzugt, um eine schallabsorbierende Leistung zu erhalten. In diesem Zusammenhang ist eine „Hydroxylzahl“ nach der vorliegenden Erfindung die Anzahl des Kaliumhydroxyds in mg, welches für azetylierende Hydroxylgruppen erforderlich ist, die in 1 g einer Probe (Feststoffanteil) enthalten sind. Dies kann mit der folgenden Formel berechnet werden nach Azetylierung der Hydroxylgruppen in der Probe unter Verwendung von Essigsäureanhydrid und Titrieren der nicht verwendeten Essigsäure mit einer Kaliumhydroxidlösung: eine Hydroxylzahl [ mg KOH / g ] = [ ( ( A − B ) × f × 28.05 ) / S ] + Säurewert
    Figure DE102019107985A1_0001
    • A: eine Menge von 0,5 mol/l Kaliumhydroxydethanollösung verwendet in einer Blindprobe (ml)
    • B: eine Menge von 0,5 mol/l Kaliumhydroxydethanollösung verwendet zur Titrierung (ml)
    • f: ein Faktor
    • S: ein aus einer Probe erhaltener Betrag (g)
  • Die Polyol-Komponente (a) kann durch in diesem Fachbereich bekannte Mittel unter Verwendung von Polymerisierüngseinheiten wie beispielsweise Initiatoren, Polymerisierungskatalysatoren und Alkylenoxiden produziert werden. Die zur Produktion der Polyole verwendeten Polymerisierungskatalysatoren umfassen Alkalimetallkatalysatoren, Cäsium-Katalysatoren, Katalysatoren auf Phosphatbasis, Multi-Metall-Zyanidkomplex-Katalysatoren (DMC-Katalysatoren) oder Ähnliche.
  • Hinsichtlich des zur Produktion der Polyol-Komponente (a) verwendeten Initiators wird eine Zusammensetzung mit 2 oder 3 aktiven Wasserstoffen in einem Molekül benutzt, allein oder vorzugsweise in einer Kombination. Spezifische Beispiele einer Zusammensetzung mit 2 aktiven Wasserstoffen umfassen Ethylenglykol, Propylenglykol, 1,4-Butandiol, Diethylenglykol und Dipropylenglykol. Spezifische Beispiele einer Zusammensetzung mit 3 aktiven Wasserstoffen umfassen Glyzerin und Trimethylpropan.
  • Vorzugsweise werden Alkylenoxide als zusätzliche ring-öffnende Polymerisierungseinheit für die Polyol-Komponente (a), wie oben beschrieben, verwendet. Alkylenoxide umfassen Ethylenoxid, Propylenoxid, 1,2-Epoxybutan, 2,3-Epoxybutan, oder Ähnliche, und Propylenoxid oder eine Kombination von Propylenoxid und Ethylenoxid ist bevorzugt.
  • Wenn Propylenoxid und Ethylenoxid in Kombination verwendet werden, kann jedes getrennt nacheinander einer ring-öffnenden Zusatzpolymerisierung unterzogen werden, um eine Blockpolymerkette zu bilden, oder, eine Mischung von Propylenoxid und Ethylenoxid kann einer ring-öffnenden Zusatzpolymerisierung unterzogen werden, um eine zufällige Polymerkette zu bilden. Darüber hinaus kann die Bildung der zufälligen Polymerkette und Blockpolymerkette jeweils kombiniert werden. Wenn eine Blockpolymerkette gebildet ist, ist die Reihenfolge der ring-öffnenden Zusatzpolymerisierung vorzugsweise die Reihenfolge von Propylenoxid bis Ethylenoxid, oder die Reihenfolge durch zuerst Hinzufügen von Ethylenoxid und dann Hinzufügen in der Reihenfolge Propylenoxid und Ethylenoxid.
  • Andere Arten können ein Polyesterpolyol sein, das aus einer Reaktion von Polycarbonsäure und einer Hydroxylgruppen enthaltenden Zusammensetzung mit geringem molekularen Gewicht, einem Polykarbonatpolyol, das aus der ring-öffnenden Polymerisierung von Caprolacton erhalten wird, oder einem Polyätherpolyamin, das durch Aminisierung von Hydroxylgruppen eines Polyätherpolyols oder durch Hydrolisieren von Isocyanatpräpolymeren eines Polyätherpolyols erhalten wird, erhalten werden kann.
  • Eine Art der Polyolkomponente (a) kann verwendet werden oder 2 oder mehr Arten können jeweils kombiniert werden.
  • Der Inhalt der Polyolkomponente (a) in der Polyol-enthaltenden Komponente (Y) ist vorzugsweise zwischen 50 bis 100 % nach Masse, noch bevorzugter zwischen 50 bis 90 % nach Masse, darüber hinaus noch mehr bevorzugt zwischen 70 bis 90 % nach Masse, basierend auf 100 % nach Masse der Polyol-enthaltenden Komponente (Y).
  • [Katalysatoren(b)]
  • Ein geeignetes Beispiel von Katalysatoren (b) in der Polyol-enthaltenden Komponente nach der vorliegenden Erfindung umfasst Urethankatalysatoren. Urethankatalysatoren sind vorteilhaft für reagierende Polyole mit Polyisocyanatkomponenten. Alle Arten von Katalysatoren, die eine Urethanisierungsreaktion fördern, können für die Urethankatalysatoren verwendet werden, zum Beispiel, tertiäre Amine wie beispielsweise Triethylenediamin, Dimethylaminoethanol, bis (2-Dimethylaminoethyl) Äther, und N,N,N',N'-Tetramethylhexamethylendiamin; carboxylische Metallsalze wie beispielsweise Kaliumacetat und Kalium-2-Ethylhexanoat; und organische metallische Zusammensetzungen wie beispielsweise Zinnoktoate und Dibutylzinnlaurat. Die Menge der Katalysatoren kann von 0,1 bis 5 Teilen nach Masse basierend auf 100 Teilen nach Masse der Polyolkomponente reichen.
  • [Schaumstabilisator (c)]
  • Die Polyol-enthaltende Zusammensetzung nach der vorliegenden Erfindung enthält geeigneterweise einen Schaumstabilisator (c) angesichts der Bildung guter Zellen im Polyurethanschaum. Die Zellgeometrie des schallabsorbierenden weichen Schaums geeignet für die vorliegende Erfindung kann durch angemessene Bestimmung der Art, der Zusammensetzung und der zu verwendenden Menge des Schaumstabilisators angepasst werden. Vorzugsweise werden die durchschnittliche Zellgröße und Luftaufnahmevolumen angemessen angepasst durch Verwendung des Schaumstabilisatoren, um hervorragende schallabsorbierende Eigenschaften zu liefern, und um den Schaum davor zu bewahren, nach dem Schäumen zu kollabieren oder einzuschrumpfen.
  • Eine Art des Schaumstabilisators (c) kann verwendet werden oder kann eine Zusammensetzung aus der Kombination von 2 oder mehreren Komponenten sein. Spezifische Beispiele des Schaumstabilisators (c) umfassen auf Silikon basierende Schaumstabilisatoren oder Schaumstabilisatoren basierend auf fluorhaltigen Verbindungen und auf Silikon basierende Schaumstabilisatoren sind zu bevorzugen. Nach einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung sind auf Silikon basierende Schaumstabilisatoren Silikonschaumstabilisatoren mit der Hauptkomponente Polyoxyalkylen-Dimethylpolysiloxan-Copolymer. Solche auf Silikon basierenden Schaumstabilisatoren können das Polyoxyalkylen-Dimethylpolysiloxan-Copolymer allein enthalten oder andere Komponenten können jeweils dazu kombiniert werden. Sonstige kombinierte Komponenten können beispielsweise Polyoxyalkylmethylsiloxan, Glykole oder eine Polyoxyalkylen-Zusammensetzung sein. Nach einer weiteren bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist der Schaumstabilisator (c) auch eine Zusammensetzung von 2 oder mehr Arten jeweils ausgewählt aus einem Polyoxyalkylen-Dimethylpolysiloxan-Copolymer, einem Polyalkylmethylsiloxan und einer Alkylenoxideverbindung. Solche Verbindungen sind besonders vorteilhaft angesichts der Schaumstabilität. Beispiele von kommerziell verfügbaren Produkten des Schaumstabilisators (c) umfassen folgende Handelsnamen: L-580, L-590, L-620, L-680, L-682, L-690, SC-154, SC-155, SC-240, L-598, L-2100, L-2171, SH-210, L-2114, SE-232, L-533, L-534, L-539, M-6682B, L-626, L-627, L-3001, L-3111, L-3415, L-3002, L-3010, L-3222, L-3416, L-3003, L-3333, L-3417, L-2171, L-3620, L-3630, L-3640, L-3170, L-3360, L-3350, L-3555, L-3167, L-3150/L-3151, L-5309, SH-209, und L-3184 hergestellt von MOMENTIVE. Beispiele von weiteren kommerziell verfügbaren Produkten umfassen folgende Handelsnamen: SF-2964, SF-2962, SF-2969, SF-2971, SF-2902L, SF-2904, SF-2908, SF-2909, SRX-274C, SZ-1328, SZ-1329, SZ-1330, SZ-1336, SZ-1346, SZ-3601, SRX-294A, SRX-280A, SRX-294A, SRX-298, SH-190, SH-192, und SH-194 hergestellt von Toray Dow Corning. Beispiele von weiteren kommerziell verfügbaren Produkten umfassen folgende Handelsnamen: F-327, F-345, F-305, und F-242T hergestellt von Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. oder folgende Handelsnamen: Silbyk 9700, Silbyk 9705, und Silbyk 9710 hergestellt von BYK Chemie. Ebenfalls einbezogen sind B4113, B4900, B8002, B8110, B8123, B8228, B8232, B8715LF2, B8724LF2, BF2370 und BF2470 hergestellt von EVONIC.
  • Der Inhalt des Schaumstabilisators in der Polyol-enthaltenden Zusammensetzung kann angemessen ausgewählt werden und ist vorzugsweise zwischen 0,1 und 10 Teilen nach Masse basierend auf 100 Teilen nach Masse der Polyolkomponente.
  • [Aminverbindung mit primären und sekundären Aminogruppen (d)]
  • Aminverbindung (d) nach der vorliegenden Erfindung kann als Vernetzungsmittel in der 2-teiligen reaktiven Zusammensetzung agieren. Daher ist die Aminverbindung (d) vorzugsweise ein Aminvernetzungsmittel.
  • Die Aminverbindungen (d) nach der vorliegenden Erfindung sind vorzugsweise aliphatische Amine, aromatische Amine oder alizyklische Amine mit primären oder sekundären Aminogruppen, oder Ähnlichem.
  • Geeignete Beispiele der aliphatischen Aminverbindungen mit primären und sekundären Aminogruppen umfassen Alkylaminverbindungen wie beispielsweise Ethylendiamin, M-Xylen-Diamin, 1,4-Diaminohexan, Butylamin, Hexamethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylen-Tetramin und Dimethylamino-Propylamin; Alkanolaminverbindungen wie beispielsweise Ethanolamin, N-Methylethanol-Amin, Diethanolamin, Isopropanolamin und Diisopropanolamin; und Hydroxylamin.
  • Geeignete Beispiele aromatischer Aminverbindungen mit primären und sekundären Aminogruppen umfassen 3,5-Diethyl-2,4 (oder 2,6)-Diaminotoluol (DETDA), 2-Chlor-p-Phenylendiamin, 3,5-Dimethylthio-2,4 (oder 2,6)-Diaminotoluol, 1-Trifluoromethyl-3,5-Diaminobenzol, 1-Trifluoromethyl-4-Chlor-3,5-Diaminobenzol, 2,4-Toluolediamin, 2,6-Toluolediamin, bis (3,5-Dimethyl-4-Aminophenyl)Methane und 4,4-Diaminodiphenylmethan.
  • Geeignete Beispiele von alizyklischen Aminverbindungen mit primären und sekundären Aminogruppen umfassen Aminogruppen wie beispielsweise 1,3-bis(Aminomethyl)Zyklohexan und Isophorondiamin; und/oder Zykloalkane mit 2 oder mehr Aminoalkylgruppen.
  • Der Inhalt der Aminverbindung (d) ist von 1 bis 10 Teilen nach Masse basierend auf 100 Teilen nach Masse der Polyolkomponente (a). Von 2 bis 9 Teilen nach Masse ist bevorzugt und von 3 bis 8 Teilen nach Masse ist noch mehr bevorzugt. 1 Teil nach Masse oder mehr des Inhalts ist bevorzugt zur Sicherstellung von Flüssigkeitstropfen des Polyurethanschaums. 10 Teile nach Masse oder weniger des Inhalts ist bevorzugt wenn die Stabilisierung berücksichtigt wird, wenn der Schaum gebildet wird (Kollabieren oder Einschrumpfen im Schaum kann auftreten, wenn er instabil wird) und auch um Kosten zur Produktion des Schaums einzusparen, indem Aminverbindungen in kleinen Mengen verwendet werden.
  • [Kohlendioxid (e)]
  • Kohlendioxid (e) nach der vorliegenden Erfindung trägt zur Schaumbildung in der frühesten Phase bei, sofort nach der 2-teiligen Reaktion und Einspritzen, und es kann als Treibmittel in der 2-teiligen reaktiven Zusammensetzung agieren.
  • Der Inhalt an Kohlendioxid ist von 0,5 bis 5 Teilen nach Masse basierend auf 100 Teilen nach Masse der Polyolkomponente (a). Von 1 bis 5 Teilen nach Masse ist bevorzugt und von 2 bis 5 Teilen nach Massen ist noch mehr bevorzugt. 0,5 Teile nach Masse oder mehr des Inhalts ist bevorzugt zur Sicherstellung von Flüssigkeitstropfen und geringer Dichte des Polyurethanschaums. 5 Teile nach Masse oder weniger des Inhalts ist bevorzugt, wenn die Stabilisierung berücksichtigt wird, und wenn der Schaum gebildet wird (Kollabieren oder Schrumpfen im Schaum kann auftreten, wenn er instabil wird).
  • Kohlendioxid kann in flüssiger Form oder gasförmig sein. Wenn Kohlendioxid in flüssiger Form ist, kann es der Polyol-enthaltenden Komponente (Y) hinzugefügt werden, da es zusammen mit anderen Komponenten ist, wie beispielsweise der Polyolkomponente (a), wenn dies gewünscht ist. Wenn Kohlendioxid gasförmig ist, kann es der Polyol-enthaltenden Komponente (Y) hinzugefügt werden, indem ein versiegelter Container wie beispielsweise ein Tank zusammen mit anderen Materialkomponenten eingesetzt, und Druck ausgeübt wird. Wenn Kohlendioxid der Polyol-enthaltenden Komponente (Y) innerhalb des Containers wie beispielsweise einem Tank hinzugefügt wird, ist dies möglich, indem Gas im Tank mit Kohlendioxid ersetzt wird, dann der Tankdruck auf ungefähr 2 - 5 kgf/cm2 erhöht und die Polyol-enthaltende Komponente (Y) im Tank mäßig gerührt wird.
  • Die Menge des aufgelösten Kohlendioxids kann durch Messen der Dichte der Polyol-enthaltenden Komponente (Y) unter atmosphärischem Druck, gemäß der folgenden Formel, erhalten werden. Aufgelöste Kohlendioxidmenge ( Gewicht % ) = ( Dichte der frischen Polyol-enthaltenden Komponente ( Y ) ) − ( Dichte der Polyol-enthaltenden Komponente ( Y ) nach Auflösung ) ( Dichte der Polyol-enthaltenden Komponente ( Y ) nach Auflösung ) × 44 × 100 22400
    Figure DE102019107985A1_0002
  • Hinsichtlich anderer Treibmittel als Kohlendioxid, kann Wasser, Fluorkohlenwasserstoff FKW oder Ähnliches verwendet werden, welches ein auf Freon basierendes Treibmittel ist, oder Hydrofluoroolefin (HFO (1233zd, 1336mzz) oder Ähnliche können verwendet werden.
  • Wasser kann zur Bildung des Polyurethanschaums durch Abgabe von Kohlendioxid nach dem Reagieren mit der Polyisocyanatkomponente (X) beitragen. Wasser zu verwenden ist besonders vorteilhaft zur Verringerung der Dichte des Polyurethanschaums. Wasser wird verwendet in Mengen von vorzugsweise 0 bis 10 Teilen nach Masse, noch bevorzugter von 4 bis 6 Teilen nach Masse, basierend auf 100 Teilen nach Masse der Polyolkomponente (a). Wasser zu verwenden in Mengen von 0 Teilen nach Masse oder mehr ist bevorzugt zur Verringerung der Dichte des Polyurethanschaums und Verwendung von Mengen von 10 Teilen nach Masse oder weniger ist bevorzugt zur Sicherstellung der Stabilität des Polyurethanschaums zum Zeitpunkt der Formbildung.
  • [Addukt von Aminverbindung mit primären oder sekundären Aminogruppen und Kohlendioxid]
  • Eine Aminverbindung mit primären oder sekundären Aminogruppen (d) und Kohlendioxid (e) lösen bekannterweise eine Zusatzreaktion zur Bildung eines Addukts einer Aminverbindung mit primären oder sekundären Aminogruppen und Kohlendioxid aus (auch bezeichnet als „Aminkarbonatsalze“) (z.B. japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. S62-220512). Für die Zusammensetzung nach der vorliegenden Erfindung können Aminkarbonatsalze als Material verwendet werden, in dem eine Aminverbindung und Kohlendioxid einbezogen sind. Die Reaktion der Aminkarbonatsalze mit dem Polyisocyanat ist extrem schnell, daher kann die Reaktion zur Ureabildung sofort zusammen mit der Abgabe von Kohlendioxid initiiert werden. Daher können Aminkarbonatsalze zur Schaumbildung (der sogenannten „Schäumung“) in der frühesten Phase sofort nach der Reaktion und Entlassen der Mischung der Polyisocyanatkomponente (X) und der Polyol-enthaltenden Komponente (Y) beitragen.
  • Die Synthetisierung von Aminkarbonatsalzen kann vorbereitet werden durch Inbezugnahme auf das in japanischer Sprache beschriebene Verfahren. Zum Beispiel können sie in einem relativ kurzen Zeitraum einfach synthetisiert werden durch Erhitzen der Aminverbindung auf 30 - 110 °C, vorzugsweise 50 - 80 °C, und Einblasen von Kohlendioxid unter einem Druck von 1 - 5 Bar unter langsamem Rühren. Normalerweise endet die Reaktion auf der Stufe, wenn 1 Mol von Kohlendioxid in 2 Aminentsprechungen der Aminverbindung absorbiert wird, und die Wärmegenerierung stoppt. Da diese Reaktionslösung manchmal bei Normaltemperatur hart wird, können der Aminverbindung im Voraus Polyole in flüssiger Form, Ethylenglykol oder Ähnliche hinzugefügt werden, um dies zu vermeiden.
  • In der vorliegenden Erfindung können sich während des Produktionsschritts der Polyol-enthaltenden Komponente (Y) Aminkarbonatsalze bilden. Nach einer Ausführung kann die Polyol-enthaltende Komponente (Y) aus dem Mischen von Aminkarbonatsalzen gebildet aus der Aminverbindung und Kohlendioxid erhalten werden, und Rohkomponenten der Polyol-enthaltenden Komponente (Y) außer der Aminverbindung und Kohlendioxid. Darüber hinaus, nach einer weiteren Ausführung, werden Kohlendioxid und Rohkomponenten der Polyol-enthaltenden Komponente (Y) gemischt, um die Polyol-enthaltende Komponente (Y) zu erhalten und Aminkarbonatsalze können in der Polyol-enthaltenden Komponente (Y) generiert werden.
  • Im Hinblick auf die Molverhältnisse der Aminverbindung und Kohlendioxid, um eine Funktion als ausreichendes Treibmittel zu erhalten, ist das Molverhältnis von Kohlendioxid vorzugsweise zwischen 0,3 und 0,5 Mol, noch bevorzugter zwischen 0,4 und 0,5 Mol, bis 1 Mol der Aminogruppen. Auch damit die primären oder sekundären Aminverbindungen 2 oder mehr Aminogruppen aufweisen, ist das Molverhältnis von Kohlendioxid vorzugsweise zwischen 0,3 und 0,5 Mol bis 1 Mol der Aminogruppen.
  • Nach der vorliegenden Erfindung ist in der Polyol-enthaltenden Komponente (Y) der Inhalt des Addukts der Aminverbindung mit primären oder sekundären Aminogruppen und Kohlendioxid zwischen 3 und 20 Teilen nach Masse, vorzugsweise zwischen 4 und 18 Teilen nach Masse, noch bevorzugter zwischen 5 und 15 Teilen nach Masse, basierend auf 100 Teilen nach Masse der Polyol-enthaltenden Komponente (a). 3 Teile nach Masse oder mehr des Inhalts des oben beschriebenen Addukts ist vorzugsweise zur Vorbeugung gegen den Rückgang der Schäumbarkeit des anfänglichen Polyurethanschaums und um das Auslaufen von Flüssigkeit zum Zeitpunkt des Auffüllens des Fahrzeugkarrosserierahmens zu verhindern. Darüber hinaus, 20 Teile nach Masse oder weniger des Inhalts des oben beschriebenen Addukts ist bevorzugt, wenn die Stabilisierung berücksichtigt wird, wenn der Schaum gebildet wird (Kollabieren oder Einschrumpfen im Schaum kann auftreten, wenn er instabil wird) und auch um Kosten zur Produktion des Schaums einzusparen, indem Aminverbindungen in kleinen Mengen verwendet werden.
  • Im Fall, dass Aminkarbonatsalze verwendet werden, kann Wasser oder Kohlendioxid in Kombination als weiteres Treibmittel eingesetzt werden. Allerdings angesichts der Kontrolle der Dichte, ist es bevorzugt lediglich Wasser und Aminkarbonatsalze zu verwenden. Die Verwendung von Wasser und Aminkarbonatsalzen ist vorteilhaft zur genauen Vorhersage der Schaummenge und um Schäume mit stabiler Dichte und Qualität zu erhalten.
  • [Weitere Komponenten]
  • Eine gewünschte Komponente außer den Komponenten, die oben beschrieben sind, kann weiter in den Urethanbestand gemischt werden, wenn Polyurethanschäume nach der vorliegenden Erfindung gebildet werden. Zusätze umfassen Füllstoffe wie beispielsweise Kaliumkarbonat oder Bariumsulfat; Tenside wie beispielsweise Emulgiermittel; Anti-Aging-Wirkstoffe wie Antioxidantien oder UV-absorbierende Stoffe; Flammschutzmittel; Weichmacher; Färbemittel; Antimykotika; Schaumbrecher; Dispersionsmittel; Verfärbungshemmstoffe oder Ähnliche.
  • Zur Gewährleistung der Sicherheit kann in der Polyol-enthaltenden Komponente (Y) ein Flammschutzmittel nach der vorliegenden Erfindung enthalten sein, wenn dies gewünscht ist. Das Flammschutzmittel ist vorzugsweise ein phosphorhaltiges Flammschutzmittel und geeignete Beispiele sind Trikresylphosphate (TCP), Triethylphosphate (TEP), Tris (β-Chlorethyl) Phosphate (TCEP), Tris (β-Chlorpropyl) Phosphate (TCPP), oder Ähnliche. Eine Art des Flammschutzmittels kann verwendet werden oder mehrere davon können in Kombination verwendet werden.
  • Beispiele weitere Flammschutzmittel sind Metalloxide (zum Beispiel Eisenoxide, Titanoxide und Ceroxide), Metallhydroxide (zum Beispiel Aluminiumhydroxide), brom-basierte Verbindungen (zum Beispiel bromierter Diphenylether, bromiertes Diphenylalkan und bromiertes Phtalimid), Phosphorverbindungen (zum Beispiel roter Phosphor, Phosphoresther, Phosphoresthersalze, Amidphosphat und organische Phosphanoxide), und Nitratverbindungen (zum Beispiel Ammoniumpolyphosphat, Phosphagen, Triazine und Melamincyanurat).
  • Diese Flammschutzmittel können allein verwendet werden oder mehrere davon können in Kombination verwendet werden.
  • Wenn nötig kann ein sogenanntes Vernetzungsmittel mit relativ geringem Molekulargewicht mit polyisocyanat-reaktiven aktiven Hydrogenen eingemischt werden.
  • Das Vernetzungsmittel umfasst eine Verbindung mit 2 oder mehr Hydroxylgruppen. Ein geeignetes Vernetzungsmittel ist eine Verbindung mit einer mittleren Funktionalität zwischen 2,0 bis 8,0 und einer Hydroxylzahl zwischen 200 und 2.000 mg KOH/g. Eine Art des Vernetzungsmittels kann verwendet werden oder 2 oder mehr Arten können in Kombination verwendet werden. Weitere jeweilige Beispiele des Vernetzungsmittels werden weiter unten beschrieben.
  • Das Vernetzungsmittel mit Hydroxylgruppen ist vorzugsweise eine Verbindung mit 2 bis 8 Hydroxylgruppen und umfasst mehrwertige Alkohole, Polyoxyalkylenpolyole mit geringem Molekulargewicht, die durch Hinzufügen von Alkylenoxiden zu den mehrwertigen Alkoholen erhalten werden, und Polyole mit tertiären Aminogruppen (Aminverbindungen mit primären und sekundären Aminogruppen sind ausgenommen).
  • Spezielle Beispiele des Vernetzungsmittels mit Hydroxylgruppen umfassen Ethylenglykol, 1,4-Butandiol, Neopentylglykol, 1,6-Hexandiol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Dipropylenglykol, Triethanloamin, Glycerin, Sorbitol, Sucrose, Pentaerythrit, N-Alkyldiethanol, ein Bisphenol-A-Alkylenoxid-Addukt, ein Pentaerythrit-Alkylenoxid-Addukt, ein Sorbitol-Alkylenoxid-Addukt, ein Sucrose-Alkylenoxide-Addukt, ein aliphatisches Amin-Alkylenoxid-Addukt, ein alizyklisches Amin-Alkylenoxid-Addukt, ein heterozyklisches Polyamin-Alkylenoxid-Addukt, ein aromatisches Amin-Alkylenoxid-Addukt, Polyole natürlichen Ursprungs, oder Ähnliche.
  • [Isocyanat-Index]
  • Die 2-teilige reaktive Urethanharzmasse nach der vorliegenden Erfindung kann aus der Polyisocyanatkomponente (X) und der Polyol-enthaltenden Komponente (Y) wie oben beschrieben erstellt werden. Vorzugsweise ist die für die Polyisocyanatkomponente (X) und die Polyol-enthaltende Komponente (Y) verwendete Menge eine Menge, in der der Anteil der Polyol-enthaltenden Komponente (Y) und der Polyoisocyanat-Komponente (X) bei den Rohmaterialien zwischen 80 bis 120 im Isocyanatindex beträgt. Der Isocyanatindex kann ausgedrückt werden durch [(das Verhältnis der gleichwertigen Menge der Isocyanatgruppen in der Polyoisocyanatkomponente mit der gleichwertigen Menge von aktiven Hydrogenen in der Polyol-enthaltenden Komponente) x 100].
  • [Verfahren zur Produktion/Polyurethanschaumspritzgussmaschine]
  • Die 2-teilige reaktive Urethanharzmasse nach der vorliegenden Erfindung kann mit einer Spritzgussmaschine eingespritzt und ausgehärtet werden, um einen weichen Polyurethanschaum zu bilden. Daher umfasst das Verfahren zur Produktion der Urethanharzmasse nach der vorliegenden Erfindung einen Schritt des Einspritzens einer Mischung der Polyisocyanatkomponente (X) und der Polyol-enthaltenden Komponente (Y) aus einer Spritzgussmaschine. Die zur Produktion des Polyurethanschaumformartikels verwendete Spritzgussmaschine ist nicht besonders begrenzt und eine Spritzgussmaschine eines 2-teiligen Mischtyps (und ein Mischtyp mit 3 oder mehr Teilen), die im Fachbereich bekannt ist, kann jeweils verwendet werden. Derartige Spritzgussmaschinen umfassen zum Beispiel Hochdruckpolyurethanspritzgussmaschinen oder Niederdruckpolyurethanspritzgussmaschinen, vertreten durch reaktive Spritzgussmaschinen hergestellt von Canon, Hennecke oder Polyurethane Engineering. Das Mischverfahren der 2 Teile in solchen Spritzgussmaschinen ist nicht besonders eingegrenzt und verschiedene Verfahren können verwendet werden. Als Beispiel dient ein Verfahren zum mechanischen Rühren durch den Einsatz von Rührblättern oder Ähnlichem, ein Verfahren mit statischen Mischern, ein Verfahren, in dem die 2-teiligen Komponenten gegensätzlich sind und unter hohem Druck kollidiert werden, und die turbulente Strömung der Flüssigkeit in einer Höhlung verursacht das Mischen, oder Ähnliches. Eine Sprühmaschine eines 2-teiligen Mischtyps kann ebenfalls verwendet werden. In der vorliegenden Erfindung wird die 2-teilige Urethanharzmasse aus einer Spritzgussmaschine am Ort ausgelassen, wo es nötig ist, den Polyurethanschaum zu bilden.
  • Im Produktionsverfahren nach der vorliegenden Erfindung ist die Temperatur der Rohmaterialien der Polyisocyanatkomponente (X) und der Polyol-enthaltenden Komponente (Y) zum Zeitpunkt des Einspritzens nicht besonders begrenzt, solange die Bildung des Polyurethanschaums nicht gestört wird, und sie liegt zum Beispiel zwischen 20 und 60 °C, vorzugsweise zwischen 30 und 50 °C.
  • Die ausgelassene Menge der Polyisocyanatkomponente (X) und der Polyol-enthaltenden Komponente (Y) kann jeweils angemessen eingestellt werden, je nach der Größe des anzuwendenden Substrats und Reaktivität der Rohmaterialien, und ist zum Beispiel zwischen 1 und 2000 g/sec, vorzugsweise zwischen 10 und 1000 g/sec.
  • Nach dem Produktionsverfahren der vorliegenden Erfindung ist die 2-teilige reaktive Urethanharzmasse, die aus der Polyiosocyanatkomponente (X) und der Polyol-enthaltenden Komponente (Y) im Einspritzschritt erhalten werden kann, ausgehärtet, um einen offenzelligen weichen Polyurethanschaum zu bilden. Daher wird nach einer Ausführung eine Zusammensetzung zur Produktion der 2-teiligen reaktiven Urethanharzmasse zusammen mit der Polyisocyanatkomponente (X), umfassend die Polyol-enthaltende Komponente (Y), bereitgestellt. Nach einer weiteren Ausführung wird auch eine Zusammensetzung zur Produktion der 2-teiligen reaktiven Urethanharzmasse zusammen mit der Polyol-enthaltenden Komponente (Y), umfassend die Polyisocyanatkomponente, bereitgestellt. Nach der vorliegenden Erfindung kann ein schallabsorbierender Polyurethanschaum schnell am Einsatzort gebildet werden durch die Reaktion der Urethanbildung und der Ureabildung der 2-teiligen Urethanharzmasse, zusammen mit der Unterdrückung von Flüssigkeitstropfen. Daher besteht ein Vorteil, dass hervorragende Schallabsorption im gewünschten Bereich einfach bereitgestellt wird.
  • [Funktion/Anwendung]
  • [Flüssigkeitstropfen]
  • Verfahren zur Messung der Flüssigkeitstropfen der 2-teiligen reaktiven Urethanharzmasse nach der vorliegenden Erfindung ist folgendermaßen.
  • Messverfahren: eine Akrylplatte wird vertikal an der Position 10 cm entfernt von der Austrittsposition einer Spritzgussmaschine platziert, und eine Mischung der Polyisocyanatkomponente (X) und der Polyol-enthaltenden Komponente (Y) wird aus der Spritzgussmaschine für 0,2 Sek. auf die Akrylplatte bei einer Rate von 120 g/Sek. ausgelassen, um ein Spritzprodukt auf der Akrylplatte zu bilden; dann wird, 5 Minuten nach dem Auslassen, die Länge vom höchsten Punkt bis zum niedrigsten Punkt in vertikaler Richtung des Spritzprodukts auf der Akrylplatte als die Länge der Flüssigkeitstropfen gemessen. Weitere Einzelheiten zum Messverfahren können gemäß den weiter unten beschriebenen Beispielen durchgeführt werden.
  • Die Länge der Flüssigkeitstropfen der 2-teiligen reaktiven Urethanharzmasse nach der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise innerhalb von 300 mm, noch bevorzugter zwischen 50 und 300 mm, und noch weiter bevorzugt zwischen 70 und 280 mm. Einstellen einer solchen Bandbreite für die Länge von Flüssigkeitstropfen ist vorteilhaft zum Hinzufügen der Zusammensetzung am Betriebsort an der gewünschten Position und zum Anordnen des Polyurethanschaums.
  • [Reaktivität]
  • Cremezeit, Gelzeit und Steigzeit der 2-teiligen reaktiven Urethanharzmasse nach der vorliegenden Erfindung sind vorzugsweise kurze Zeiträume, angesichts der Unterdrückung der Flüssigkeitstropfen und schnellen Bildung des Polyurethanschaums. In diesem Zusammenhang bezieht sich die Cremezeit auf den Zeitraum ab dem Zeitpunkt, zu dem das Mischen der Polyol-enthaltenden Komponente und der Polyisocyanatkomponente begonnen hat, dieser Zeitpunkt wird als Sekunde 0 bezeichnet, bis zum Zeitpunkt, bei dem die Färbungsphase in der gemischten Lösung zu wirken beginnt und das Schäumen initiiert ist. Gelzeit (in Sekunden) bezieht sich auf den Zeitraum, in dem die gemischte Lösung der Polyol-enthaltenden Komponente und der Polyisocyanatkomponente aushärtet (die Zeit bis die Lösung beginnt zäh zu werden, wenn sie mit einem stockähnlichen festen Gegenstand berührt wird). Steigzeit (in Sekunden) bezieht sich auf die Zeit bis das Schäumen in der oben beschriebenen gemischten Lösung endet (Zeitpunkt zu dem der Anstieg durch Schäumen an der Schaumoberfläche stoppt). In der vorliegenden Erfindung entsprechen Cremezeit, Gelzeit und Steigzeit dem Mittelwert der Zeitmessung durch visuelle Einschätzung mit Rühren durch geschulte, spezialisierte Experten (n=10).
  • Ganz besonders ist die Cremezeit der 2-teiligen reaktiven Urethanharzmasse nach der vorliegenden Erfindung vorzugsweise 2 Sekunden oder weniger, und noch bevorzugter 1 Sekunde oder weniger. Gelzeit der oben beschriebenen Zusammensetzung ist vorzugsweise 25 Sekunden oder weniger, noch bevorzugter zwischen 5 und 21 Sekunden, und noch weiter bevorzugt zwischen 7 und 10 Sekunden. Steigzeit der oben beschriebenen Zusammensetzung ist vorzugsweise 50 Sekunden oder weniger, noch bevorzugter 40 Sekunden oder weniger.
  • [Kontinuierliches Schäumen des weichen Polyurethanschaums]
  • Der durch Aushärten der 2-teiligen reaktiven Urethanharzmasse gebildete Polyurethanschaum nach der vorliegenden Erfindung ist ein weicher Polyurethanschaum durch offenzelliges Schäumen, wie oben beschrieben. In diesem Zusammenhang bedeutet ein „kontinuierliches Schäumen des Polyurethanschaums“ nach der vorliegenden Erfindung, dass mindestens ein Teil der Zellen (Schäume) im Polyurethanschaum kontinuierlich ist, anstelle von allen Zellen, und unabhängige Luftblasen können im Polyurethanschaum vorhanden sein. In der vorliegenden Erfindung ist es möglich, das Luftvolumen, die Weichheit und Wiederherstellung der Polyurethanschäume, die in der vorliegenden Erfindung in einem breiten Spektrum erhältlich sind, einzustellen, indem der Anteil der kontinuierlichen Schäume und der unabhängigen Schäume im Polyurethanschaum in angemessener Weise kontrolliert werden. Daher koexistieren nach der bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung kontinuierliche Luftblasen und individuelle Luftblasen angesichts der Sicherstellung der Luftdurchlässigkeit, Weichheit und Wiederherstellung.
  • [Schallabsorbierende Eigenschaft]
  • Wenn die 2-teilige reaktive Urethanharzmasse nach der vorliegenden Erfindung aushärtet, um den weichen Polyurethanschaum zu bilden, ist der durchschnittliche Schallabsorbierungskoeffizient eines solchen weichen Polyurethanschaums vorzugsweise 40 % oder mehr, noch bevorzugter zwischen 45 und 99 %, gemessen in Übereinstimmung mit JIS A 1405-2:2007 bei 500 Hertz (Hz) bis 2500 Hertz (Hz). Verwendung eines Polyurethanschaums mit einem solchen durchschnittlichen Schallabsorbierungskoeffizienten ist besonders vorteilhaft zur selektiven Absorbierung unerwünschter Geräusche und Lärm, der von draußen eindringt, ohne Konversationen in einer Fahrzeugkabinenumgebung zu stören.
  • Der höchste Wert des Schallabsorbierungskoeffizienten des oben beschriebenen weichen Polyurethanschaums gemessen nach JIS A 1405-2:2007 ist vorzugsweise im Bereich zwischen 500 Hertz und 2500 Hertz, noch bevorzugter zwischen 500 Hertz und 2000 Hertz. Obwohl bei typischen weichen Polyurethanschäumen die Absorptionsspitzen oder der Hauptabsorptionsbereich meist im Bereich über 2500 Hz zu finden ist, erlaubt nach der vorliegenden Erfindung der Höchstwert des Schallabsorbierungskoeffizienten des Polyurethanschaums, eingestellt im oben beschriebenen Bereich, die Realisierung einer guten Akustikumgebung in Fahrzeugen oder Räumen.
  • [Durchschnittliche Zellgröße und Luftaufnahmevolumen]
  • Wenn die 2-teilige reaktive Urethanharzmasse nach der vorliegenden Erfindung aushärtet, um den weichen Polyurethanschaum zu bilden, kann der weiche Polyurethanschaum mit einer Zellgeometrie einer offenen Zelle bereitgestellt werden.
  • Um ausreichende schallabsorbierende Leistung zu erhalten, wird eine Zellgeometrie bevorzugt, bei der der Schall zwischen den Zellen über die größtmögliche Distanz hindurch geht, wenn er durch den Polyurethanschaum dringt und während eines solchen Zeitraums wird der Schall diffus reflektiert, dann verteilt und absorbiert. Die 2-teilige reaktive Urethanharzmasse nach der vorliegenden Erfindung ist besonders vorteilhaft zum Erhalt der Zellgröße und des Luftaufnahmevolumens, das zur Schallabsorbierung, wie oben beim Polyurethanschaum beschrieben, geeignet ist. Die Zellgröße und das Luftaufnahmevolumen können eingestellt werden, indem die jeweiligen Rohmaterialkomponenten wie beispielsweise Schaumstabilisator, Polyisocyanatkomponente, Polyolkomponente, Amine, Katalysatoren wie oben beschrieben, und deren Zustand, oder Ähnliche, in angemessener Weise angepasst werden.
  • Die durchschnittliche Zellgröße (Durchmesser) im Polyurethanschaum nach der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise zwischen 100 und 400 µm, noch bevorzugter zwischen 100 und 350 µm. Die durchschnittliche Zellgröße von 100 µm und mehr ist vorteilhaft zur Vorbeugung gegen das Einschrumpfen der zu formenden Schäume. Die durchschnittliche Zellgröße von 400 µm oder weniger ist vorteilhaft, damit der Schall durch die Schäume in angemessenem Abstand dringt und hervorragende schallabsorbierende Eigenschaften aufweist.
  • Das Luftaufnahmevolumen im Polyurethanschaum nach der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise zwischen 3 und 60 L/min, noch bevorzugter zwischen 4 und 50 L/min. 3 L/min oder mehr des Luftaufnahmevolumens ist vorteilhaft zur Vorbeugung gegen das Einschrumpfen der zu formenden Schäume. 60 L/min oder weniger des Luftaufnahmevolumens ist vorteilhaft zum Erlangen hervorragender schallabsorbierender Eigenschaften.
  • [Geeignete Substrate]
  • Bei der vorliegenden Erfindung wird die oben beschriebene 2-teilige reaktive Urethanharzmasse auf ein gewünschtes Substrat mit „offenen Höhlungen“ ausgelassen und durch das Durchlaufen der Reaktion umfassend Schäumen und Aushärten, kann der Polyurethanschaum im Substrat geformt werden. In diesem Zusammenhang bedeutet „eine offene Höhlung“ der geöffnete Teil für die Luft, der als Füllungsöffnung genutzt werden kann, wenn die Urethanharzmasse in das Substrat eingefüllt wird. Die Formen und Anordnung des Substrats sind nicht besonders begrenzt, solange sie über offene Höhlungen verfügen (offene Teile). insbesondere können Formen aus einem im Wesentlichen flachen Bereich, einem gebogenen Bereich, einem hohlen Raum im Teil, oder anderen geeigneten Formen bestehen. Da die Urethanharzmasse nach der vorliegenden Erfindung kleine Flüssigkeitstropfen aufweist, können Substrate verwendet werden, die sogar unfähig sind, Flüssigkeiten aufgrund dieser Formen oder Anordnungen aufzunehmen.
  • [Schallabsorbierende grundlegende Zwecke]
  • Die 2-teilige reaktive Urethanharzmasse nach der vorliegenden Erfindung kann geeigneterweise als schallabsorbierendes Material im oben beschriebenen geeigneten Substrat verwendet werden. Geeignete anwendbare Substrate umfassen Fahrzeugkarosserien und Teile davon, schwere Maschinen, elektrische Generatoren, Büroautomationsgeräte, Haushaltselektronik, Konstruktionsteile, oder Ähnliche, und Fahrzeugkarosserien (besonders von Automobilen) oder Konstruktionsteile werden insbesondere bevorzugt. Fahrzeugkarosserierahmenteile sind bevorzugt, da die Fahrzeugkarosserieteile Säulen, Schwellen (Arretierungspanele), und Chassis-Längsträger umfassen. Die Urethanharzmasse nach der vorliegenden Erfindung kann geeigneterweise auf Fahrzeugkarosserieteile in Montagelinien der Fahrzeugkarossieren als Fahrzeugkarosserierahmenfüllmaterialien angewendet werden, insbesondere in der Produktion von Fahrzeugkarosserien.
  • [BEISPIELE]
  • Die Erfindung wird im Detail mithilfe von Beispielen weiter unten erklärt, ohne dass sie von diesen Beispielen begrenzt ist.
  • Zu verwendende numerische Werte stellen Teile nach Masse dar, außer wo dies anderweitig festgelegt wird. Einheiten und Messverfahren sind in Übereinstimmung mit JIS (Japanese Industrial Standards), außer wo dies anderweitig festgelegt wird.
  • Vergleichsbeispiel 1
  • Ein starrer Urethanpolyurethanschaum wurde produziert, ähnlich dem, der im Beispiel 1 des japanischen Patents offengelegten Veröffentlichung Nr. 2015-4011 beschrieben ist. Die verwendeten Rohmaterialien sind folgende Zusammensetzungen.
  • [Rohmaterialien der Polyol-enthaltenden Komponente]
  • Polyol A1: 1,6 Mol Formaldehyd und 2,4 Mol Diethanolamin, basierend auf 1 Mol Nonylphenol, wobei diese zur Reaktion gebracht wurden, um eine Mannich-Verbindung zu erhalten. Zu dieser Mannich-Verbindung 1, wurde Propylenoxid (PO) und Ethylenoxid (EO) der ring-öffnenden Zusatzpolymerisierung in dieser Reihenfolge ausgesetzt, um ein Mannich-Polyol mit einer Viskosität von 800 mPa·s bei 25 °C und eine Hydroxylzahl von 300 mg KOH/g zu erhalten. Das Verhältnis von EO zur Gesamtmenge von PO und EO betrug diesmal 70 % nach Gewicht.
  • Polyol B1: Glycerin wurde verwendet als Initiator und Propylenoxid (PO) und Ethylenoxid (EO) wurde der ring-öffnenden Zusatzpolymerisierung in dieser Reihenfolge ausgesetzt, um ein Polyetherpolyol mit einer Viskosität von 800 mPa·s bei 25 °C und eine Hydroxylzahl von 35 mg KOH/g zu erhalten.
    Das Verhältnis von EO zur Gesamtmenge von PO und EO betrug diesmal 15 % nach Gewicht.
  • Polyol C1: Pentaerythritol wurde verwendet als Initiator und Propylenoxid wurde der ring-öffnenden Zusatzpolymerisierung ausgesetzt, um ein Polyetherpolyol mit einer Viskosität von 1800 mPa-s bei 25 °C und eine Hydroxylzahl von 370 mg KOH/g zu erhalten.
  • Katalysator 1: Handelsname TOYOCAT-RX3, hergestellt von TOSOH Corporation (ein schäumender, reaktiver Katalysator)
  • Katalysator 2: Handelsname TOYOCAT-RX7, hergestellt von TOSOH Corporation (ein schäumender, reaktiver Katalysator)
  • Schaumstabilisator 1: Handelsname SF-2937, hergestellt von Toray Dow Corning
  • Schaumstabilisator 2: Handelsname SH-194, hergestellt von Toray Dow Corning
  • Flammschutzmittel: Tris(2-Chloropropyl)Phosphate (Handelsname: TMCPP, hergestellt von DAIHATI CHEMICAL INDUSTRY CO., Ltd.) Polyisocyanat: Polymerisches MDI Handelsname: Sumidule 44V20L (hergestellt von Sumika Bayer Urethane Co., Ltd.) Viskosität (25 °C) 180mPa-s, NCO-Inhalt: 31.5% [Polyisocyanat] Polymethylen-Polyphenyl-Polyisocyanat hergestellt von Sumika Covestro Urethane Co., Ltd.
  • Unter Verwendung der oben beschriebenen Rohmaterialien wurde eine Polyol-enthaltende Komponente mit der unten dargestellten Formel erstellt, und die Polyol-enthaltende Komponente und das Polyisocyanat wurden gemischt zur Reaktion bei einer Flüssigkeitstemperatur von 40 °C, einer Raumtemperatur von 20 °C, und einem Volumenverhältnis von 1:1 unter Verwendung einer Sprühschaummaschine, um einen starren Schaum in Übereinstimmung mit JIS-A-9526 zu produzieren.
    Polyol A1: 70 Teile nach Masse
    Polyol A1: 20 Teile nach Masse
    Polyol A1: 10 Teile nach Masse
    Wasser: 17 Teile nach Masse
    Katalysator 1: 7 Teile nach Masse
    Katalysator 2: 3 Teile nach Masse
    Schaumstabilisator 1: 2 Teile nach Masse
    Schaumstabilisator 2: 2 Teile nach Masse
    Flammschutzmittel: 40 Teile nach Masse
  • Beispiele 1 bis 11 und Vergleichsbeispiele 2 und 3
  • Die Polyolmischungen umfassend die Polyolverbindungen, Katalysatoren, die Schaumstabilisatoren, Aminkarbonatsalze und Wasser als Treibmittel, und die Polyisocyanatverbindungen, wurden gemischt und reagierten in einer Hochdruckschaummaschine, um Polyurethanschäume zu bilden. Weiche Polyurethanschäume wurden mit den Formeln wie in Tabelle 1 dargestellt produziert.
  • Die in den Beispielen und dem vergleichenden Beispiel 2 und 3 verwendeten Rohmaterialien sind folgende.
  • [Polyisocyanat]
  • x1: Polymethylen-Polyphenyl-Polyisocyanat hergestellt von Sumika Covestro Urethane Co., Ltd.
    Viskosität (25 °C) 180 mPa·s, NCO-Inhalt: 31.5%
  • [Polyol]
  • a1: Polyetherpolyol mit einer mittleren Funktionalität von 3 und einer Viskosität von 1600 mPa·s bei 25 °C und einer Hydroxylzahl von 28 mg KOH/g, erhalten durch ring-öffnende Zusatzpolymerisierung von Alkylenoxid.
  • [Katalysatoren]
    • b1: Dabco33LV (hergestellt von EVONIK)
    • b2: Dimethylaminoethanol
    • b3: Toyoat ET (hergestellt von TOSOH Corporation)
    • b4: Dibutylzinndilaurat
  • [Schaumstabilisator]
  • c1: Tegostab B8724LF2 (hergestellt von EVONIK)
  • [Amin-Vernetzungsmittel]
    • d1: Monoethanolamin
    • d2: Diethanolamin
    • d3: Diethyltoluylendiamin
    • d4: Ethacure 300 (hergestellt von Albemarle)
  • [Treibmittel]
    • e1: Wasser
    • e2: Kohlendioxid
    • e3: Aminkarbonatsalze bestehend aus Monoethanolamin und Kohlendioxid (Molverhältnis der Aminverbindung und Kohlendioxid ist 1:0,5)
  • [Formungszustände]
  • Schäumungsmaschine: A-System 40Std (hergestellt von Cannon)
    Temperatur von Rohmaterialien: Polyol-enthaltende
    Komponente/Polyisocyanatkomponente =30-50 °C/30-50 °C
    Ausgelassene Menge pro Sekunde: 120g/sec
    Auslassdruck: Polyol-enthaltende Komponente/Polyisocyanatkomponente =13MPa/13MPa
    Mischverhältnis: Polyol-enthaltende Komponente/Polyisocyanatkomponente =100/42,4-115 (Masseverhältnis)(lsocyanatindex als 100)
    Auslassdurchmesser: 1 cm Durchmesser (0,785 cm2)
  • Jede Beurteilung wurde mit den folgenden Verfahrensweisen durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
  • <Reaktivität>
  • Die Füllungszeit wurde auf 0,6 Sekunden unter den Formungsbedingungen eingestellt, wie in Tabelle 1 beschrieben, 72 g der Urethanmischlösung wurde in einen 1 L Becher eingefüllt, Gelzeit, Steigzeit wurden jeweils gemessen. Die Zeit, da das Mischen der Polyolsystemflüssigkeit und des Polyoisocyanats begann wurde Nullsekunde genannt, und die Zeit bis das Schäumen beginnt wurde Cremezeit genannt, die Zeit bis der Schaumkörper beginnt zähflüssig zu werden, wenn der Schaumkörper leicht mit einem Stab eingedrückt wird und Herausziehen des Stabs aus dem Schaumkörper wurde Steigzeit genannt, und alle wurden jeweils visuell gemessen (Einheit: Sekunde(n)).
  • <Einschrumpfen und Zersetzung>
  • Bei der oben beschriebenen Reaktivitätsmessung wurden diejenigen, die die Schaumform nach der Steigzeit beibehielten, als „Keine“ bezeichnet, und diejenigen, die einschrumpften, als „Ja“. Sobald sie kollabierten, wurden sie als „Kollabiert“ bezeichnet.
  • <Kerndichte>
  • Die Füllungszeit wurde auf 1,2 Sekunden unter den Formungsbedingungen wie in Tabelle 1 beschrieben eingestellt, 144 g der Urethanmischlösung wurde in eine Form vom Typ mit Oberseite offen von 200 x 200 x 50 mm eingefüllt, und 50 mm x 50 mm x 30 mm wurde aus der Mitte des frei aufgeschäumten Schaums ausgeschnitten, und die Dichte wurde aus dem Gewicht errechnet.
  • <Luftaufnahmevolumen>
  • Die Füllungszeit wurde auf 1,2 Sekunden unter den Formungsbedingungen wie in Tabelle 1 beschrieben eingestellt, 144 g der Urethanmischlösung wurde in eine Form vom Typ mit Oberseite offen von 200 x 200 x 50 mm eingefüllt, und 51 mm x 51 mm x 25 mm wurde aus der Mitte des frei aufgeschäumten Schaums ausgeschnitten, und das Luftaufnahmevolumen wurde unter Verwendung eines Geräts nach JIS K 6400-7:2012 errechnet.
  • <Schallabsorbierung>
  • Die Füllungszeit wurde auf 1,2 Sekunden unter den Formungsbedinungen wie sie in Tabelle 1 beschrieben sind eingestellt, 144 g der Urethanmischlösung wurde in eine Form vom Typ mit Oberseite offen von 200 x 200 x 50 mm eingefüllt, Φ40 mm x 30 mm wurde aus der Mitte des frei aufgeschäumten Schaums ausgeschnitten, und die Schallabsorbierung wurde unter Verwendung eines vertikal ausgerichteten Systems zur Messung des Schallabsorbierungskoeffizienten WinZacMTX hergestellt von NihonOnkyo Engineering Co., Ltd. nach JIS A 1405-2:2007 gemessen. Der durch Teilung der Summe des Schallabsorbierungskoeffizienten im beschriebenen Frequenzbereich (63-5000 Hz) durch die Zahl der Messung erhaltene Wert wurde als durchschnittlicher Schallabsorbierungskoeffizient 1 bezeichnet. Der durch Teilung der Summe des Schallabsorbierungskoeffizienten im beschriebenen Frequenzbereich (500-2500 Hz) durch die Zahl der Messung erhaltende Wert wurde als durchschnittlicher Schallabsorbierungskoeffizient 2 bezeichnet.
  • <Flüssigkeitstropfen>
  • Flüssigkeitstropfen wurden gemäß dem Verfahren wie in der schematischen Darstellung in angezeigt gemessen. Insbesondere wurde eine Akrylplatte vertikal an der Position 10 cm entfernt von der Auslassposition einer Spritzgussmaschine platziert, und 24 g der oben beschriebenen 2-teiligen Mischung wurde für 0,2 Sekunden mit einer Rate von 120 g/sec aus der Spritzgussmaschine auf die Akrylplatte ausgelassen, um ein Spritzgussprodukt auf der Akrylplatte zu bilden. 5 Minuten nach dem Auslassen wurde die Länge des höchsten Punkts bis zum niedrigsten Punkt in vertikaler Richtung des Spritzgussprodukts auf der Akrylplatte als die Länge der Flüssigkeitstropfen gemessen. Zusammen wurde die Breite und Höhe des Spritzgussprodukts (des Schaums) ebenfalls gemessen. Diejenigen, die von der Akrylplatte heruntertropften, wurden als abgefallen bemessen. Die Einzelheiten der Formungsbedingungen waren in Übereinstimmung mit den Tabellen 1 und 2.
  • <Durchschnittliche Zellgröße>
  • Rechtwinklige Festkörper von 100 x 50 x 30 (t) mm wurden aus den mittleren Teilen der Schäume, die aus den Beispielen oder vergleichenden Beispielen erhalten wurden, ausgeschnitten. Dann wurden SEM-Bilder (Vergrößerungsverhältnis von 40, Name des fotografischen Geräts: Desktop-Rasterelektronenmikroskop NeoScopeTM JCM-6000, Firmenname JEOL Ltd.) aufgenommen für die Querschnittflächen der rechtwinkligen Festkörper und die Zellbedingungen wurden beobachtet. Die Zellbedingungen wurden von spezialisierten Experten beurteilt (10 Personen). Im Hinblick auf die Verteilung wurden 50 Zellen gleichmäßig verteilt über den gesamten Bereich des beobachteten Bereichs ausgewählt und jeder Zelldurchmesser wurde gemessen. Bezüglich des durchschnittlichen Durchmessers wurde der Durchschnittswert des Zelldurchmessers gezeigt.
    Figure DE102019107985A1_0003
  • Es kann aus dem Vergleichsbeispiel 1 in Tabelle 1 verstanden werden, dass der starre Polyurethanschaum des gesamten wassergetriebenen Schaums, der ein Wärmeisolierungsmaterial für Gebäude ist, keine Flüssigkeitstropfen oder Einschrumpfen aufgrund dessen zügiger Reaktivität und anhaltenden Schäumung zeigte, allerdings wies er aufgrund seiner Starrheit eine geringere schallabsorbierende Leistung als der weiche Polyurethanschaum (Beispiel 1) in allen Frequenzbereichen auf. Dies zeigte sich ebenfalls im Schallabsorbierungskoeffizienten von . Darüber hinaus wurden in die Spitzenwerte (1250 Hz) von Beispiel 1, Beispiel 7 und Beispiel 8 auf den kürzeren Frequenzbereich verglichen mit denen des vergleichenden Beispiels 1 verlagert. Obwohl dies nicht in dargestellt ist, zeigten die anderen Beispiele auch die gleiche Tendenz wie Beispiel 1 hinsichtlich des Schallabsorbierungskoeffizienten, wie auch des Spitzenwerts.
  • Im Vergleichsbeispiel 2 dargestellt in Tabelle 2 wurde die Aminverbindung nicht verwendet und die Flüssigkeit tropfte selbst bei Anpassung der Reaktivität, um schneller zu werden, und die Steigzeit stieg auf 14 Sekunden, was dazu führte, dass der Schaum durchfiel. Im vergleichenden Beispiel 3 schlossen sich die Zellen im weichen Polyurethanschaum aufgrund des Zusatzes der Aminverbindung in großen Mengen von 16 Teilen nach Masse und ein Problem trat auf, bei dem der Polyurethanschaum einschrumpfte.
  • Andererseits wurde in den Beispielen 1 und 2 eine Beurteilung mit 6 Teilen nach Masse von Wasser als Treibmittel und 3 und 6 Teilen nach Masse der Aminverbindung durchgeführt (4 und 8 Teile nach Masse als Aminkarbonatsalze). Sowohl die Reaktivität als auch Schaumeigenschaften waren gut.
  • In Beispiel 3 wurde die Formung, obwohl die Formulierung die gleiche wie in Beispiel 2 war, durch Erhöhen der Flüssigkeitstemperatur der Polyol-enthaltenden Komponente und der Polyoisocyanatkomponente auf 50 °C durchgeführt. Es konnte ein Schaum gebildet werden ohne in einem eingeschrumpften oder kollabierten Zustand zu sein, was es möglich machte, die stabile Formbildungsfähigkeit dieses Systems zu bestätigen.
  • Im Vergleichsbeispiel 3 verringerte sich der durchschnittliche Schallabsorbierungskoeffizient je größer das Luftaufnahmevolumen oder die durchschnittliche Zellgröße wurde. Dies zeigte, dass es wichtig ist, das Luftaufnahmevolumen oder die durchschnittliche Zellgröße anzupassen, um hervorragende schallabsorbierende Eigenschaften zu erhalten.
  • In den Beispielen 4, 5 und 6 wurde kein Wasser als Treibmittel verwendet, sondern nur Aminkarbonatsalze und das Schäumen wurde durchgeführt durch das Ändern der Menge davon auf 8-18,7 Teile nach Masse. Diese waren gut, sowohl bezüglich der Reaktivität als auch der Schaumeigenschaften. Allerdings, wenn die Menge der Aminkarbonatsalze 21 Teile nach Masse war, trat ein Einschrumpfen im Schaum auf, wie dargestellt im Vergleichsbeispiel 4.
  • In den Beispielen 7 und 8 wurde Wasser als Treibmittel in jeweils 4 und 5 Teilen nach Masse verwendet und sowohl Reaktivität und Schaumeigenschaften waren gut.
  • In den Beispielen 9, 10 und 11 wurde bestätigt, dass ein ähnlicher Effekt erreichbar war, wie bei den Beispielen durch einzelnes Aufmischen der Aminverbindung und Kohlendioxid in die Polyol-enthaltende Komponente, selbst ohne die Verwendung von Aminkarbonatsalzen, in denen die Aminverbindung und Kohlendioxid integriert ist.
  • [INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT]
  • Nach der vorliegenden Erfindung kann ein weicher Polyurethanschaum mit hervorragender schallabsorbierender Leistungsfähigkeit zur Schäumung vor Ort eingesetzt werden. Zusätzlich ist er geeignet für ein breites Spektrum von Anwendungen zur Schäumung vor Ort bei Konstruktionen, Konstruktionsmaterialien, Fahrzeugkarosserien oder Ähnlichen, da die Reaktionsmischung das Schäumen umgehend an Ort und Stelle ohne Fließen abschließt, wo sie ausgelassen wird, und eine geringe Dichte und hohe Produktivität aufweist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP S61116509 [0009]
    • JP H10212332 [0009]
    • JP 2007528434 [0009]
    • JP 20154011 [0085]

Claims (15)

  1. 2-teilige reaktive Urethanharzmasse erstellt aus einer Polyisocyanatkomponente (X) und einer Polyol-enthaltenden Komponente (Y), dadurch gekennzeichnet, dass die Polyol-enthaltende Komponente (Y) eine Polyolkomponente (a), Katalysatoren (b), einen Schaumstabilisator (c), eine Aminverbindung mit primären und sekundären Aminogruppen (d) und Kohlendioxid (e) umfasst; 2-teilige reaktive Urethanharzmasse, wenn sie ausgehärtet ist, ist ein offenzelliger weicher Polyurethanschaum, wobei der durchschnittliche Schallabsorptionskoeffizient des Polyurethanschaums 30% oder mehr beträgt, gemessen in Übereinstimmung mit JIS A 1405-2-2007 bei 63 Hertz bis 5000 Hertz; und die Länge von Flüssigkeitstropfen ist innerhalb 300 mm gemessen in Übereinstimmung mit dem folgenden Verfahren: Messverfahren: eine Akrylplatte wird vertikal an der Position 10 cm entfernt von der Auslassposition einer Spritzgussmaschine platziert, und eine Mischung der Polyisocyanatkomponente (X) und der Polyol-enthaltenden Komponente (Y) wird aus der Spritzgussmaschine auf die Akrylplatte für 0,2 Sekunden bei einer Rate von 120 g/s ausgelassen, um ein Spritzgussprodukt auf der Akrylplatte zu bilden; dann, 5 Minuten nach dem Auslassen, wird die Länge des Spritzgussprodukts vom höchsten Punkt bis zum niedrigsten Punkt in vertikaler Richtung auf der Akrylplatte als die Länge der Flüssigkeitstropfen gemessen.
  2. 2-teilige reaktive Urethanharzmasse nach Anspruch (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Aminverbindung aliphatische Amine, aromatische Amine oder alizyklische Amine umfasst.
  3. [Patentanspruch 3] 2-teilige reaktive Harzmasse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das molekulare Gewicht der Aminverbindung zwischen 33 und 220 beträgt.
  4. 2-teilige reaktive Harzmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aminverbindung über primäre oder sekundäre Aminogruppen verfügt.
  5. 2-teilige reaktive Urethanharzmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Inhalt der Aminverbindung zwischen 1 und 15 Teile nach Masse basierend auf 100 Teilen nach Masse der Polyolkomponente (a) ist.
  6. 2-teilige reaktive Urethanharzmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Inhalt des Kohlendioxids zwischen 0,5 und 5 Teile nach Masse basierend auf 100 Teilen nach Masse der Polyolkomponente (a) ist.
  7. 2-teilige reaktive Urethanharzmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Inhalt des aus der Aminverbindung und Kohlendioxid gebildeten Aminkarbonats zwischen 1,5 und 20 Teile nach Masse basierend auf 100 Teilen nach Masse der Polyolkomponente (a) ist.
  8. 2-teilige reaktive Urethanharzmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyisocyanatkomponente (X) mindestens eine aus der Gruppe bestehend aus Diphenylmethandiisocyanat, Polymethylen-Polyphenyl-Polyisocyanat, und Modifikationen davon, ausgewählt ist.
  9. 2-teilige reaktive Urethanharzmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Cremezeit der Mischung der Polyisocyanatkomponente (X) und der Polyol-enthaltenden Komponente (Y) 1 Sekunde oder weniger ist.
  10. 2-teilige reaktive Urethanharzmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kerndichte des Polyurethanschaums zwischen 10 und 110 kg/m3 ist.
  11. 2-teilige reaktive Urethanharzmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftaufnahmevolumen des Polyurethanschaums zwischen 3 und 60 L/min ist, gemessen nach JIS K 6400-7:2012.
  12. 2-teilige reaktive Urethanharzmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der durchschnittliche Durchmesser der Zellgröße des Polyurethanschaums 400 nm oder weniger ist.
  13. 2-teilige reaktive Urethanharzmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der durchschnittliche Durchmesser der Zellgröße des Polyurethanschaums 350 nm oder weniger ist.
  14. 2-teilige Urethanharzmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der durchschnittliche Schallabsorbierungskoeffizient des Polyurethanschaums 40 % oder mehr ist, gemessen nach JIS A 1405-2:2007 bei 500 Hertz bis 2500 Hertz.
  15. 2-teilige reaktive Urethanharzmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 14, welche durch Spritzen der Mischung der Polyisocyanatkomponente (X) und der Polyol-enthaltenden Komponente (Y) aus der Spritzgussmaschine erstellt ist.
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