DE102021126438A1 - Flexible polyurethanschäume auf basis erneuerbarer stoffe - Google Patents

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Abstract

Diese Offenbarung stellt flexible Polyurethanschäume auf Basis erneuerbarer Stoffe bereit. Ein Polyurethanschaum wird durch Umsetzen einer polyolhaltigen Zusammensetzung und einer Isocyanatzusammensetzung hergestellt. Die polyolhaltige Zusammensetzung beinhaltet ein Polyol auf Erdölbasis, ein Polyol auf Algenbasis und ein Polyol auf Sojabasis.

Description

  • GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft nachhaltige Polyurethanschäume.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Die Aussagen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Offenbarung bereit und stellen möglicherweise nicht den Stand der Technik dar.
  • Herkömmliche Verfahren zum Entwickeln von Polyurethanschäumen beinhalten typischerweise Umsetzen eines Gemisches mit mindestens einem Polyol mit Hydroxylgruppen (wie etwa Polyolen auf Erdölbasis) mit einem Gemisch, das mindestens ein Isocyanat und/oder Diisocyanate aufweist, in Gegenwart von Additiven, wie etwa Treibmitteln, Tensiden und Katalysatoren, durch Bilden eines Gases (z. B. Kohlendioxid), während die Urethanpolymerisation stattfindet (das Gemisch aus dem Polyolgemisch, dem Isocyanatgemisch und Additiven wird auch als ein Reaktionsgemisch bezeichnet). Das Gas wird als Ergebnis daraus gebildet, dass das Treibmittel, das typischerweise Wasser ist, mit den Isocyanaten reagiert, wodurch Kohlendioxid und Polyharnstoff gebildet werden.
  • Derartige Polyurethanschäume werden in einer Vielzahl von Automobilanwendungen verwendet, da sie leichte, flexible, hochelastische und starre Schäume bilden können. Es wurde beobachtet, dass biobasierte Polyole (wie etwa auf Sojabasis) eine kleine Menge des Polyols auf Erdölbasis ersetzen können, z. B. in einer Menge von bis zu etwa 12 Gewichtsprozent, abhängig von der Anwendung, aber größere Konzentrationen von biobasierten Polyolen die mechanischen und physischen Eigenschaften erheblich reduzieren.
  • Diese Probleme im Zusammenhang mit der Gestaltung von Polyurethanschäumen auf Basis von erneuerbaren Stoffen, insbesondere in Automobilanwendungen, werden durch die vorliegende Offenbarung angegangen.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Dieser Abschnitt stellt eine allgemeine Kurzdarstellung der Offenbarung bereit und ist keine umfassende Offenbarung ihres vollständigen Umfangs oder all ihrer Merkmale.
  • In einer Form der vorliegenden Offenbarung wird ein Polyurethanschaum durch Umsetzen einer polyolhaltigen Zusammensetzung und einer Isocyanatzusammensetzung hergestellt. Die polyolhaltige Zusammensetzung beinhaltet ein Polyol auf Algenbasis mit weniger als oder gleich etwa 20 Gewichtsprozent, ein Polyol auf Erdölbasis mit mehr als oder gleich etwa 70 Gewichtsprozent bis weniger als oder gleich etwa 90 Gewichtsprozent und einen Rest eines Polyols auf Sojabasis. Variationen der vorliegenden Offenbarung sind nachstehend dargelegt, die einzeln oder in einer beliebigen Kombination umgesetzt werden können.
  • In einer Variation beinhaltet der Polyurethanschaum ferner mindestens eines von einem Zellöffner, einem Tensid, einem Vernetzungsmittel, einem Katalysator und einem Wassertreibmittel. In einer weiteren Variation liegt der Zellöffner bei etwa 1 Gewichtsprozent; liegt das Tensid bei etwa 0,5 Gewichtsprozent; liegt das Vernetzungsmittel bei etwa 1,5 Gewichtsprozent; beinhaltet der Katalysator einen ersten Katalysator mit etwa 0,6 Gewichtsprozent und einen zweiten Katalysator mit etwa 0,3 Gewichtsprozent; und liegt das Wassertreibmittel bei etwa 3 Gewichtsprozent.
  • In einer anderen Variation weist der Polyurethanschaum einen Druckverformungsrest von weniger als oder gleich etwa 50 % auf.
  • In einer weiteren Variation weist der Polyurethanschaum eine Zugfestigkeit von mehr als oder gleich etwa 100 kPa auf.
  • In noch einer weiteren Variation weist der Polyurethanschaum eine Reißfestigkeit von mehr als oder gleich etwa 450 N/m auf.
  • In einer weiteren Variation wird eine Fahrzeugkomponente aus dem Polyurethanschaum gebildet.
  • In einer anderen Form der vorliegenden Offenbarung wird ein Polyurethanschaum durch Umsetzen einer polyolhaltigen Zusammensetzung und einer Isocyanatzusammensetzung hergestellt. Die polyolhaltige Zusammensetzung beinhaltet ein Polyol auf Sojabasis mit weniger als oder gleich etwa 20 Gewichtsprozent, ein Polyol auf Erdölbasis mit mehr als oder gleich etwa 70 Gewichtsteilen bis weniger als oder gleich etwa 90 Gewichtsprozent und einen Rest eines Polyols auf Algenbasis.
  • In einer anderen Variation beinhaltet der Polyurethanschaum ferner mindestens eines von einem Zellöffner, einem Tensid, einem Vernetzungsmittel, einem Katalysator und einem Wassertreibmittel. In einer weiteren Variation liegt der Zellöffner bei etwa 1 Gewichtsprozent; liegt das Tensid bei etwa 0,5 Gewichtsprozent; liegt das Vernetzungsmittel bei etwa 1,5 Gewichtsprozent; beinhaltet der Katalysator einen ersten Katalysator mit etwa 0,6 Gewichtsprozent und einen zweiten Katalysator mit etwa 0,3 Gewichtsprozent; und liegt das Wassertreibmittel bei etwa 3 Gewichtsprozent.
  • In einer anderen Variation weist der Polyurethanschaum einen Druckverformungsrest von weniger als oder gleich etwa 50 % auf.
  • In einer weiteren Variation weist der Polyurethanschaum eine Zugfestigkeit von mehr als oder gleich etwa 100 kPa auf.
  • In noch einer weiteren Variation weist der Polyurethanschaum eine Reißfestigkeit von mehr als oder gleich etwa 450 N/m auf.
  • In einer weiteren Variation wird eine Fahrzeugkomponente aus dem Polyurethanschaum gebildet.
  • In einer noch weiteren Form wird ein Polyurethanschaum durch Umsetzen einer polyolhaltigen Zusammensetzung und einer Isocyanatzusammensetzung hergestellt. Die polyolhaltige Zusammensetzung beinhaltet ein biobasiertes Polyol, das im Wesentlichen aus einer Kombination aus einem Polyol auf Sojabasis und einem Polyol auf Algenbasis mit weniger als oder gleich etwa 80 Gewichtsprozent und einem Rest eines Polyols auf Erdölbasis besteht.
  • In einer Variation liegt das biobasierte Polyol bei weniger als oder gleich etwa 80 Gewichtsprozent.
  • In einer anderen Variation beinhaltet der Polyurethanschaum ferner mindestens eines von einem Zellöffner, einem Tensid, einem Vernetzungsmittel, einem Katalysator und einem Wassertreibmittel. In einer weiteren Variation liegt der Zellöffner bei etwa 1 Gewichtsprozent; liegt das Tensid bei etwa 0,5 Gewichtsprozent; liegt das Vernetzungsmittel bei etwa 1,5 Gewichtsprozent; beinhaltet der Katalysator einen ersten Katalysator mit etwa 0,6 Gewichtsprozent und einen zweiten Katalysator mit etwa 0,3 Gewichtsprozent; und liegt das Wassertreibmittel bei etwa 3 Gewichtsprozent.
  • In einer weiteren Variation wird eine Fahrzeugkomponente aus dem Polyurethanschaum gebildet.
  • In noch einer weiteren Variation ist das Isocyanat größer oder gleich etwa 33 Gewichtsprozent bis weniger als oder gleich etwa 40 Gewichtsprozent.
  • Weitere Anwendungsbereiche werden aus der in dieser Schrift bereitgestellten Beschreibung ersichtlich. Es versteht sich, dass die Beschreibung und konkrete Beispiele lediglich der Veranschaulichung dienen und den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken sollen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder die Verwendungen nicht einschränken. Es versteht sich, dass über alle Zeichnungen hinweg entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale angeben.
  • Im hier verwendeten Sinne beinhalten „Isocyanate“ Diocyanate, wie etwa aromatische Diisocyanate, Toluoldiocyanate („TDI“) und Methylendiphenyldiisocyanate („MDI“) sowie Polyisocyanate und Gemische davon. Nicht einschränkende Beispiele für Isocyanate beinhalten Methylendiphenyldiisocyanat (MDI), Toluoldiisocyanat (TDI), Hexamethylendiisocyanat (HDI), Isophorondiisocyanat (IPDI), 4,4'-Diisocyanatdicyclohexylmethan (H12MDI), 1,5-Naphthalindiisocyanat (NDI), Tetramethyllxyloldiisocyanat (TMXDI), p-Phenylendiisocyanat (PPDI), 1,4-Cyclohexandiisocyanat (CDI), Tolidindiisocyanat (TODI) und Kombinationen davon. Es wird in Betracht gezogen, dass Isocyanate Polymermaterialien beinhalten können.
  • Im hier verwendeten Sinne sind „Polyole auf Erdölbasis“ Polyetherpolyole, die in der Praxis der vorliegenden Offenbarung verwendet werden können und gut bekannt und im Handel weit verbreitet sind. Derartige Polyole sind im Allgemeinen mindestens etwa 80 Gew.-% oder mehr einer Zusammensetzung oder Mischung von Zusammensetzungen, die direkt oder indirekt aus einer nicht erneuerbaren Ressource, wie etwa Rohöl, erlangt werden. In anderen Ausführungsformen sind die Polyole im Allgemeinen mindestens etwa 85 Gew.-%, mindestens 90 Gew.-% und/oder mindestens 95 Gew.-% oder mehr einer Zusammensetzung oder Mischung von Zusammensetzungen, die direkt oder indirekt aus einer nicht erneuerbaren Ressource, wie etwa Rohöl, erlangt werden. Nicht einschränkende Beispiele für die Polyetherpolyole beinhalten Polyoxyethylenglykol, Polyoxypropylenglykol, Polyoxybutylenglykol, Polytetramethylenglykol, Blockcopolymere, zum Beispiel Kombinationen aus Polyoxypropylen und Polyoxyethylenglykolen, Poly-1,2-oxybutylen und Polyoxyethylenglykole, Poly-1,4-tetramethylen und Polyoxyethylenglykole und statistische und Blockcopolymerglykole, die aus Gemischen oder sequentieller Zugabe von zwei oder mehr Alkylenoxiden hergestellt werden. Die mechanischen Eigenschaften des resultierenden Polyurethanschaums können die Konsistenz des Polyols bestimmen. Insbesondere bilden Polyole mit höherem Molekulargewicht im Allgemeinen flexiblere Polyurethane, während Polyole mit niedrigerem Molekulargewicht im Allgemeinen starrere Polyurethane bilden.
  • Im hier verwendeten Sinne bezeichnen „biobasierte Polyole“ Polyole mit im Allgemeinen mindestens etwa 80 Gew.-% oder mehr einer Zusammensetzung oder Mischung von Zusammensetzungen, die direkt oder indirekt aus einem Naturöl erlangt werden. In anderen Ausführungsformen sind die Polyole im Allgemeinen mindestens etwa 85 Gew.-%, mindestens 90 Gew.-% und/oder mindestens 95 Gew.-% oder mehr einer Zusammensetzung oder Mischung von Zusammensetzungen, die direkt oder indirekt aus Naturöl erlangt werden. Naturöl beinhaltet im hier verwendeten Sinne unter anderem Pflanzenöle, tierische Fette, Talgöle, Derivate dieser Öle, Kombinationen beliebiger dieser Öle und dergleichen. Repräsentative nicht einschränkende Beispiele für Pflanzenöle beinhalten Canolaöl, Rapsöl, Kokosnussöl, Maisöl, Baumwollsamenöl, Olivenöl, Palmöl, Erdnussöl, Safloröl, Sesamöl, Sojabohnenöl, Sonnenblumenöl, Leinsamenöl, Palmkernöl, Tungöl, Jatrophaöl, Senföl, Hellerkrautöl, Carnellinaöl und Rizinusöl. Repräsentative nicht einschränkende Beispiele für Tierfette beinhalten Schmalz, Talg, Geflügelfett, gelbes Fett und Fischöl sowie Polyole, die aus den biobasierten Diolen 1,3-Propandiol (PDO) und 1,4-Butandiol (BDO) hergestellt sind, und Disäuren, einschließlich Bernsteinsäure und größeren Säuren, wie etwa Inherent C18-Octadecandionsäure (ODDA) von Elevance.
  • Im hier verwendeten Sinne bezeichnen „Polyole auf Algenbasis“ Polyole mit im Allgemeinen mindestens etwa 80 Gew.-% oder mehr einer Zusammensetzung oder Mischung von Zusammensetzungen, die direkt oder indirekt aus einem Algenöl erlangt werden. In anderen Ausführungsformen sind die Polyole im Allgemeinen mindestens etwa 85 Gew.-%, mindestens 90 Gew.-% und/oder mindestens 95 Gew.-% oder mehr einer Zusammensetzung oder Mischung von Zusammensetzungen, die direkt oder indirekt aus Algenöl erlangt werden. Algenöl beinhaltet im hier verwendeten Sinne unter anderem Mikroalgen, wie etwa Nannochloropsis, Spirulina, Chlorella; Algen, wie etwa unter anderem Rotalgen-Rhodophyta, Rotalgen, Pithophora oedegonia, Grünalgen und Kombinationen davon.
  • Wie vorstehend angemerkt, werden Polyurethanschäume typischerweise durch Umsetzen von Isocyanaten mit Polyolen in Gegenwart von Additiven hergestellt. Auf diese Weise wird in Betracht gezogen, dass eine Polyollösung gemäß der vorliegenden Offenbarung mindestens ein Polyol auf Erdölbasis, ein biobasiertes Polyol, ein Polyol auf Algenbasis und beliebige gewünschte Additive beinhaltet. Derartige Additive, von denen einige optional sein können, beinhalten mindestens eines von einem Zellöffner, einem Tensid, einem Vernetzungsmittel, einem Katalysator und einem Wassertreibmittel. Es wird auch in Betracht gezogen, dass eine Polyollösung ein Polyol auf Erdölbasis, ein biobasiertes Polyol, Celluloseverstärkungen und beliebige gewünschte Additive beinhalten kann.
  • Treibmittel unterstützen die Herstellung von Schaum und Wasser ist ein wünschenswertes Treibmittel. Andere Treibmittel, die gemäß der vorliegenden Offenbarung geeignet sind, beinhalten Fluorkohlenstoffe, Chlorkohlenwasserstoffe, Fluorchlorkohlenwasserstoffe, Fluorkohlenwasserstoffe, Kohlenwasserstoffe. Es wird auch in Betracht gezogen, dass Gas direkt zu dem Polyolisocyanat-Reaktionsgemisch gegeben werden kann, um den Schaum zu bilden.
  • Tenside sind zur Zellkeimbildung und Zellöffnung in Schaumanwendungen nützlich und bieten Schaumstabilisierung. Ein wünschenswertes Tensid ist TEGOSTAB® B 4690, erhältlich von Evonik Degussa, es wird jedoch in Betracht gezogen, dass andere nichtionische Tenside zur Herstellung der hierin offenbarten Polyurethanschäume geeignet sein können.
  • Vernetzungsmittel können verwendet werden, um die Biegeeigenschaften und andere Eigenschaften des Schaumstoffs zu kontrollieren. Geeignete Vernetzungsmittel beinhalten Diethanolamin (DEA) und Triethanolamin, die bei Verwendung in Schaumanwendungen Festigkeit aufbauen und die katalytische Aktivität erhöhen.
  • Katalysatoren verbessern die Verarbeitungseigenschaften und die physischen Eigenschaften von Polyurethanschäumen, indem sie die grundlegenden chemischen Reaktionen zwischen Polyol und Isocyanat, Reaktionen zwischen Wasser und Isocyanat und Reaktionen an Trimerisat-Isocyanaten fördern. Katalysatoren können gemäß den Bedürfnissen einer bestimmten Anwendung ausgewählt werden, um zum Beispiel den Polyether-Schaumprozess einer großen Vielfalt von Schäumen zu verbessern, einschließlich ungefüllter Schaumstoff mit hoher Dichte, gefüllter Schaumstoff, hochbelastbarer flexibler Schaumstoff, Schaumstoff mit niedriger Dichte und Formschaum mit hoher Elastizität. Andere Katalysatoren können ausgewählt werden, um den Schaumbildungsreaktionsprozess zu verzögern, was zu offeneren Schaumstrukturen führen kann. Geeignete Katalysatoren gemäß der vorliegenden Offenbarung sind verdünnte Aminether, wie etwa NIAX® A300, und flüssige, wasserlösliche tertiäre Amine, wie etwa NIAX® A-300, die jeweils von Momentive Performance Materials erhältlich sind. Tertiäre Amine können als Katalysatoren wünschenswert sein, wenn Wasser in dem Polyolisocyanat-Reaktionsgemisch vorhanden ist, da es das Isocyanat katalysiert, um mit Wasser dazu zu reagieren, Harnstoffbindungen mit Urethan zu bilden. Gemäß einer Form kann der Katalysator einen ersten Katalysator, der aus einem verdünnten Aminether besteht, und einen zweiten Katalysator umfassen, der aus einem wasserlöslichen tertiären Amin besteht.
  • Zellöffner können verwendet werden, um Schaumstrukturen herzustellen, die vorwiegend offene Zellen aufweisen, was ihr einen größeren Wert für die Luftdurchlässigkeit verleiht und wasserlösliche Emulgatoren beinhaltet, wie etwa LUMULSE® POE (26) GLYC, erhältlich von Vantage Speciality Chemicals, Inc.
  • Andere optionale Additive beinhalten Puffer, dendritische Makromoleküle, anorganische Partikel, andere Arten von Polyolen, die hier nicht aufgeführt sind, Polyisocyanate, Flammschutzmittel, Deodorisierungsmittel, Farbstoffe, Füllstoffe, Kombinationen davon und andere Zusatzstoffe, die dem Fachmann bekannt sind.
  • POLYURETHANSCHÄUME AUF ALGENBASIS
  • Verschiedene Schaumzusammensetzungen auf Polyolbasis, einschließlich Schaumzusammensetzungen auf Erdölbasis, Sojabasis und Algenbasis, die nachstehend in Tabelle 1 gezeigt sind, wurden gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung hergestellt und getestet. Tabelle 1. Beispiel-/Testzusammensetzungen von biobasierten Polyurethanschäumen und Polyurethanschäumen auf Erdölbasis in Gewichtsprozent
    Probe Voranol 4701 Agrol A 56 AO Sojapolyol Algen 150 Algenpolyol Rubinat 7304 Isocyanat
    1 100,0 0,0 0,0 53,8
    2 90,0 0,0 10,0 54,3
    3 80,0 0,0 20,0 54,8
    4 70,0 0,0 30,0 55,4
    5 50,0 0,0 50,0 56,4
    6 90,0 10,0 0,0 54,3
    7 80,0 10,0 10,0 54,8
    8 70,0 10,0 20,0 55,3
    9 60,0 10,0 30,0 55,8
    10 40,0 10,0 50,0 56,8
    11 80,0 20,0 0,0 54,6
    12 70,0 20,0 10,0 55,2
    13 60,0 20,0 20,0 55,7
    14 50,0 20,0 30,0 56,2
    15 30,0 20,0 50,0 57,2
    16 70,0 30,0 0,0 55,1
    17 60,0 30,0 10,0 55,7
    18 50,0 30,0 20,0 56,2
    19 40,0 30,0 30,0 56,7
    20 20,0 30,0 50,0 57,7
    21 50,0 50,0 0,0 56,0
    22 40,0 50,0 10,0 56,5
    23 30,0 50,0 20,0 57,0
    24 20,0 50,0 30,0 57,5
  • Die Arbeitsbeispiele wurden gemäß der folgenden Prozedur hergestellt. Zuerst wurde ein Polyolgemisch durch Mischen von bis zu etwa 100 Gewichtsprozent Erdölpolyol (z. B. VORANOL® 4701, erhältlich von Dow Chemical Co.), etwa 1 Gewichtsprozent Zellöffner (z. B. LUMULSE® POE (26) GLYC, erhältlich von Lambent Corporation), etwa 0,5 Gewichtsprozent Tensid (z. B. TEGOSTAB® B4690, erhältlich von Evonik Nutrition & Care GmbH), etwa 1,5 Gewichtsprozent Vernetzungsmittel (z. B. DEA), etwa 0,3 Gewichtsprozent eines ersten Katalysators (z. B. NIAX® A1, erhältlich von Momentive Performance Materials) und etwa 0,6 Gewichtsteilen eines zweiten Katalysators (z. B. NIAX® A300, ebenfalls erhältlich von Momentive Performance Materials), etwa 3 Gewichtsprozent Treibmittel (z. B. entionisiertes Wasser) und gegebenenfalls bis zu etwa 50 Gewichtsprozent Polyol auf Sojabasis (z. B. AGROL® A 56 AO, erhältlich von BioBased Chemicals, LLC) gebildet, und gegebenenfalls bis zu etwa 50 Gewichtsprozent Polyol auf Algenbasis (z. B. Algen 150 Algenpolyol, erhältlich von Algenesis Materials) wurden mit einem Handmischer bei 1500 U/min für fünf Minuten hinzugefügt. Ein Isocyanat (z.B. RUBINATE® 7304, erhältlich von Huntsman International LLC) wurde zu dem Polyolgemisch gegeben und 12 Sekunden mit dem Mischer gemischt. Das Umsetzungsgemisch wurde in ein geschlossenes Formsystem gegossen, das mit dem Trennmittel Chem-Trend PU-11331 beschichtet worden war, und in einem vorgeheizten Ofen 15 Minuten auf 65 °C erwärmt. Jeder Schaumstoff war in der Lage, innerhalb der Form aufzusteigen, und die Entformungszeit betrug 6 Minuten und wurde beim Lösen aus der Form von Hand zerkleinert, um eingeschlossene Gase freizusetzen. Jeder Schaum wurde in einem vorgeheizten Ofen bei 65 °C für 30 Minuten platziert und anschließend aus dem Ofen und dann bei Raumtemperatur für mindestens 12 Stunden entfernt, um eine ordnungsgemäße Aushärtung zu ermöglichen.
  • Die Dichten der resultierenden Schäume der in Tabelle 1 gezeigten Arbeitsbeispiele wurden gemäß ASTM 3574-08, Test A getestet; ihre Kompressionskraftauslenkung wurde gemäß ASTM 3574-08, Test C getestet; ihre Nassdruckverformung wurde gemäß ASTM 3574-08, Test L getestet; ihre Zugfestigkeit wurde gemäß ASTM 3574-08, Test E getestet; ihre Dehnung bei maximaler Last wurde gemäß ASTM 3574-08, Test E getestet; und ihre Testfestigkeit wurde gemäß ASTM D 624, Die C getestet. SAG-Faktorwerte der Schäume wurden ebenfalls aus Druckspannungswerten berechnet. Drei Proben wurden für jeden Test gemessen und die Ergebnisse wurden gemittelt. Die nachstehende Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse der jeweiligen Tests. (Klammern stellen die Standardabweichung dar). Tabelle 2. Mechanische Eigenschaften der gemäß Tabelle 1 gebildeten Zusammensetzungen
    Probe Dichte (kg/m3) Nassdruckverform ungsrest (% Druckverformung) Kompressio nsmodul (MPa) Maximale Zugfestigkeit (kPa) Ausdehnun g bei Höchstlast (mm) Elastiz itätsm odul (kPa)
    1 47,2 (0,9) 21,1 (3,2) 0,056 (0,004) 114,6 (10,1) 88,4 (8,5) 194,0 (12,9)
    2 48,5 (1,0) 32,5 (4,0) 0,056 (0,004) 128,8 (5,6) 100,8 (3,2) 182,2 (12,0)
    3 47,7 (0,9) 35,8 (2,3) 0,084 (0,004) 139,4 (7,4) 100,7 (3,6) 209,1 (5,4)
    4 47,7 (0,8) 38,6 (1,4) 0,085 (0,004) 142,0 (7,5) 89,6 (4,1) 237,8 (21,5)
    5 48,0 (0,3) 46,3 (1,1) 0,160 (0,014) 145,9 (7,9) 78,6 (4,7) 499,7 (49,5)
    6 47,6 (0,3) 27,6 (2,5) 0,069 (0,003) 107,0 (6,8) 94,2 (4,2) 170,7 (13,7)
    7 50,4 (1,3) 33,7 (1,1) 0,071 (0,005) 137,0 (8,0) 101,4 (7,7) 211,1 (18,9)
    8 49,8 (1,0) 38,1 (1,0) 0,090 (0,004) 151,7 (10,4) 102,9 (6,7) 248,5 (20,6)
    9 48,7 (2,6) 41,4 (1,7) 0,103 (0,007) 128,0 (9,7) 88,2 (6,9) 251,6 (20,6)
    10 52,5 (1,5) 44,6 (1,2) 0,199 (0,009) 142,6 (7,1) 77,0 (4,0) 372,8 (32,3)
    11 50,3 (1,4) 29,8 (1,9) 0,084 (0,008) 140,1 (14,4) 100,4 (6,4) 208,6 (19,0)
    12 51,3 (1,0) 34,6 (1,7) 0,074 (0,005) 145,9 (12,2) 97,2 (7,1) 255,2 (20,1)
    13 48,4 (1,3) 40,1 (1,7) 0,107 (0,009) 126,9 (6,5) 88,8 (4,9) 260,5 (15,5)
    14 48,9 (0,6) 42,3 (1,0) 0,121 (0,005) 142,6 (6,3) 84,7 (1,4) 335,2 (32,3)
    15 47,6 (0,7) 47,3 (1,1) 0,162 (0,008) 134,7 (2,8) 63,9 (1,9) 442,8 (18,3)
    16 43,8 (1,8) 41,7 (1,3) 0,074 (0,005) 109,8 (8,4) 88,6 (6,5) 184,4 (12,0)
    17 43,5 (0,6) 46,0 (1,0) 0,096 (0,002) 126,9 (2,7) 91,7 (3,5) 218,8 (15,7)
    18 44,3 1,2) 48,6 (0,3) 0,126 (0,009) 105,0 (11,9) 77,2 (6,9) 239,4 (15,1)
    19 44,0 (0,7) 50,4 (1,2) 0,143 (0,008) 121,1 (5,1) 70,2 (2,2) 324,2 (8,7)
    20 49,5 (0,9) 46,1 (1,0) 0,177 (0,009) 92,8 (4,7) 42,2 (3,6) 429,7 (37,0)
    21 49,4 (0,6) 36,0 (1,9) 0,096 (0,007) 110,1 (6,8) 78,4 (4,6) 246,5 (21,1)
    22 46,9 (2,2) 39,5 (2,3) 0,107 (0,007) 116,1 (8,4) 66,7 (4,2) 339,9 (28,3)
    23 47,1 (3,0) 43,1 (1,3) 0,117 (0,009) 106,1 (8,8) 61,5 (4,5) 353,2 (28,9)
    24 51,6 (1,1) 45,3 (0,8) 0,157 (0,008) 98,6 (7,9) 47,8 (2,7) 372,1 (32,1)
    Tabelle 2 Fortsetzung
    Probe Druckspan nung bei 25 % Dehnung (MPa) Druckspann ung bei 50 % Dehnung (MPa) Druckspannu ng bei 65 % Dehnung (MPa) SAG-Faktor 65 %/25 % SAG-Faktor 50 %/2 5 % Reißfestigk eit (N/m)
    1 0,0049 (0,0002) 0,0074 (0,0002) 0,0122 (0,0004) 2,50 (0,10) 1,52 (0,02) 475,1 (34,4)
    2 0,0050 0,0076 0,0124 2,50 (0,14) 1,53 539,7
    (0,0003) (0,0003) (0,0004) (0,04) (36,9)
    3 0,0074 (0,0006) 0,0110 (0,0007) 0,0182 (0,0010) 2,47 (0,10) 1,50 (0,03) 565,4 (31,2)
    4 0,0089 (0,0004) 0,0125 (0,0006) 0,0196 (0,0010) 2,19 (0,04) 1,39 (0,02) 575,5 (10,5)
    5 0,0193 (0,0012) 0,0255 (0,0013) 0,0390 (0,0017) 2,03 (0,12) 1,32 (0,04) 640,9 (27,9)
    6 0,0057 (0,0005) 0,0088 (0,0007) 0,0147 (0,0008) 2,60 (0,11) 1,54 (0,02) 406,1 (37,1)
    7 0,0063 (0,0005) 0,0092 (0,0006) 0,0152 (0,0009) 2,43 (0,10) 1,47 (0,03) 448,8 (30,9)
    8 0,0080 (0,0003) 0,0119 (0,0003) 0,0194 (0,0006) 2,42 (0,09) 1,48 (0,03) 543,6 (21,4)
    9 0,0096 (0,0002) 0,0139 (0,0005) 0,0226 (0,0011) 2,36 (0,09) 1,45 (0,03) 554,7 (23,2)
    10 0,0186 (0,0006) 0,0263 (0,0006) 0,0430 (0,0011) 2,31 (0,07) 1,41 (0,03) 601,5 (11,2)
    11 0,0082 (0,0006) 0,0125 (0,0006) 0,0120 (0,0009) 2,44 (0,15) 1,53 (0,06) 533,7 (18,3)
    12 0,0071 (0,0004) 0,0105 (0,0005) 0,0169 (0,0008) 2,37 (0,10) 1,47 (0,03) 492,3 (45,1)
    13 0,0106 (0,0005) 0,0153 (0,0008) 0,0245 (0,0014) 2,32 (0,06) 1,45 (0,03) 551,0 (26,0)
    14 0,0104 (0,0003) 0,0153 (0,0003) 0,0254 (0,0006) 2,45 (0,07) 1,47 (0,03) 520,3 (27,1)
    15 0,0221 (0,0009) 0,0283 (0,0008) 0,0420 (0,0012) 1,90 (0,08) 1,28 (0,03) 503,5 (18,7)
    16 0,0067 (0,0003) 0,0099 (0,0006) 0,0163 (0,0010) 2,44 (0,09) 1,49 (0,03) 430,3 (35,4)
    17 0,0081 (0,0004) 0,0122 (0,0006) 0,0204 (0,0006) 2,52 (0,07) 1,52 (0,02) 472,7 (29,0)
    18 0,0105 (0,0007) 0,0158 (0,0011) 0,0264 (0,0019) 2,51 (0,06) 1,50 (0,02) 478,7 (18,7)
    19 0,0134 (0,0008) 0,0190 (0,0010) 0,0310 (0,0014) 2,31 (0,09) 1,41 (0,03) 598,4 (20,7)
    20 0,0233 (0,0004) 0,0304 (0,0010) 0,0451 (0,0015) 1,93 (0,06) 1,31 (0,03) 433,2 (33,7)
    21 0,0087 (0,0005) 0,0131 (0,0006) 0,0213 (0,0011) 2,45 (0,08) 1,51 (0,04) 454,6 (39,3)
    22 0,0098 (0,0003) 0,0143 (0,0004) 0,0233 (0,0008) 2,39 (0,08) 1,46 (0,02) 545,7 (20,8)
    23 0,0117 (0,0003) 0,0164 (0,0005) 0,0263 (0,0009) 2,25 (0,08) 1,41 (0,02) 463,2 (20,3)
    24 0,0185 (0,0015) 0,0254 (0,0011) 0,0384 (0,0016) 2,09 (0,09) 1,38 (0,06) 431,4 (29,6)
  • Die in Tabelle 2 dargestellten Ergebnisse und Daten zeigen, dass Polyurethanschaum, der aus Polyolzusammensetzungen auf Erdölbasis, die Polyole auf Algenbasis beinhalten, hergestellt wurde, mechanische Mängel ausglich, die von Polyolzusammensetzungen auf Erdölbasis, die Polyole auf Sojabasis beinhalten, erwartet werden. Insbesondere führen, wie in Tabelle 2 gezeigt, kleine Mengen an Algengehalt (z. B. unter etwa 20 Gewichtsprozent) zu Polyurethanschäumen mit erhöhtem/r Nassdruckverformungsrest, Druckfestigkeit, Druckspannung bei 25, 50 und 65 % Dehnung, Elastizitätsmodul und Reißfestigkeit.
  • Die nachstehend offenbarten Polyurethanschäume können in verschiedenen Anwendungen verwendet werden, bei denen es wünschenswert ist, über Schaumstoffe mit den nachstehend offenbarten Eigenschaften zu verfügen. Ferner können die nachstehend offenbarten Polyurethanschäume in verschiedenen Automobilanwendungen und für Fahrzeugkomponenten verwendet werden, einschließlich unter anderem Sitzrückenlehnen, Sitzkissen, Kopfstützen, Armlehnen, Dachhimmel, Motorabdeckungen und Instrumententafeln.
  • Sofern in dieser Schrift nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist, sind alle numerischen Werte, die mechanische/thermische Eigenschaften, Prozentanteile von Zusammensetzungen, Abmessungen und/oder Toleranzen oder andere Eigenschaften angeben, so zu verstehen, dass sie durch das Wort „etwa“ oder „ungefähr“ modifiziert sind, wenn sie den Umfang der vorliegenden Offenbarung beschreiben. Diese Modifikation ist aus verschiedenen Gründen wünschenswert, einschließlich industrieller Praxis, Material, Herstellung und Montagetoleranzen sowie Testfähigkeit.
  • Obwohl die Ausdrücke erste, zweite, dritte usw. verwendet werden können, um verschiedene Elemente, Komponenten, Regionen, Schichten und/oder Abschnitte zu beschreiben, sollen diese Elemente, Komponenten, Regionen, Schichten und/oder Abschnitte durch diese Ausdrücke nicht eingeschränkt sein. Diese Ausdrücke werden unter Umständen nur verwendet, um ein Element, eine Komponente, eine Region, eine Schicht und/oder einen Abschnitt von einem anderen Element, einer anderen Komponente, einer anderen Region, einer anderen Schicht und/oder einem anderen Abschnitt zu unterscheiden. Ausdrücke wie „erste“, „zweite“ und andere numerische Ausdrücke implizieren im hier verwendeten Sinne keine Sequenz oder Reihenfolge, es sei denn, dies wird durch den Kontext eindeutig angegeben. Somit könnte ein erstes Element, eine erste Komponente, eine erste Region, eine erste Schicht oder ein erster Abschnitt als ein zweites Element, eine zweite Komponente, eine zweite Region, eine zweite Schicht oder ein zweiter Abschnitt bezeichnet werden, ohne von den Lehren der beispielhaften Formen abzuweichen. Ferner kann ein Element, eine Komponente, eine Region, eine Schicht oder ein Abschnitt als ein „zweites“ Element, eine „zweite“ Komponente, eine „zweite“ Region, eine „zweite“ Schicht oder ein „zweiter“ Abschnitt bezeichnet werden, ohne dass ein Element, eine Komponente, eine Region, eine Schicht oder ein Abschnitt als „erstes“ Element, „erste“ Komponente, „erste“ Region, „erste“ Schicht oder „erster“ Abschnitt bezeichnet werden muss.
  • Räumlich bezugnehmende Ausdrücke, wie etwa „innen“, „außen“, „unter“, „unterhalb“, „untere/r/s“, „obere/r/s“ und dergleichen, können hierin für eine leichtere Beschreibung eines Verhältnisses eines Elements oder eines Merkmals zu einem anderen Element oder Merkmal bzw. anderen Elementen oder Merkmalen verwendet werden, wie es in den Figuren veranschaulicht ist. Räumlich bezugnehmende Ausdrücke können dazu gedacht sein, zusätzlich zu der in den Figuren dargestellten Ausrichtung unterschiedliche Ausrichtungen der Vorrichtung im Gebrauch oder Betrieb einzuschließen. Zum Beispiel wären, wenn eine Vorrichtung in den Figuren umgedreht wird, Elemente, die als „unterhalb“ oder „unter“ (einem) anderen Elemente/n oder Merkmale/n beschrieben sind, dann „oberhalb“ oder „über“ den anderen Elementen oder Merkmalen ausgerichtet. Somit kann der beispielhafte Begriff „unten“ sowohl eine Ausrichtung von oben als auch von unten umfassen. Die Vorrichtung kann anderweitig ausgerichtet sein (um 90 Grad gedreht oder in anderen Ausrichtungen) und die in dieser Schrift verwendeten räumlich bezugnehmenden Deskriptoren werden entsprechend ausgelegt.
  • Im hier verwendeten Sinne ist die Formulierung mindestens eines von A, B und C so auszulegen, dass sie ein logisches (A ODER B ODER C) bedeutet, wobei ein nicht ausschließendes logisches ODER verwendet wird, und sollte nicht dahingehend ausgelegt werden, dass sie „mindestens eines von A, mindestens eines von B und mindestens eines von C“ bedeutet.
  • Die Beschreibung der Offenbarung ist rein beispielhafter Natur und somit ist beabsichtigt, dass Variationen, die nicht vom Wesentlichen der Offenbarung abweichen, innerhalb des Umfangs der Offenbarung liegen sollen. Derartige Variationen sind nicht als Abweichung vom Geist und Umfang der Offenbarung zu betrachten.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Polyurethanschaum durch Umsetzen einer polyolhaltigen Zusammensetzung und einer Isocyanatzusammensetzung hergestellt, wobei die polyolhaltige Zusammensetzung bereitgestellt ist, die Folgendes aufweist: ein Polyol auf Algenbasis mit weniger als oder gleich etwa 20 Gewichtsprozent; ein Polyol auf Erdölbasis mit mehr als oder gleich etwa 70 Gewichtsprozent bis weniger als oder gleich etwa 90 Gewichtsprozent; und einen Rest eines Polyols auf Sojabasis.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Polyurethanschaum ferner mindestens eines von einem Zellöffner, einem Tensid, einem Vernetzungsmittel, einem Katalysator und einem Wassertreibmittel.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch: einen Zellöffner bei etwa 1 Gewichtsprozent; ein Tensid bei etwa 0,5 Gewichtsprozent; ein Vernetzungsmittel bei etwa 1,5 Gewichtsprozent; einen Katalysator, der einen ersten Katalysator mit etwa 0,6 Gewichtsprozent und einen zweiten Katalysator mit etwa 0,3 Gewichtsprozent umfasst; und ein Wassertreibmittel bei etwa 3 Gewichtsprozent.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist der Polyurethanschaum einen Druckverformungsrest von weniger als oder gleich etwa 50 % auf.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist der Polyurethanschaum eine Zugfestigkeit von mehr als oder gleich etwa 100 kPa auf.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist der Polyurethanschaum eine Reißfestigkeit von mehr als oder gleich etwa 450 N/m auf.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird eine Fahrzeugkomponente bereitgestellt, die Folgendes aufweist: den Polyurethanschaum einer vorherigen Ausführungsform.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Polyurethanschaum durch Umsetzen einer polyolhaltigen Zusammensetzung und einer Isocyanatzusammensetzung hergestellt, wobei die polyolhaltige Zusammensetzung bereitgestellt ist, die Folgendes aufweist: ein Polyol auf Sojabasis mit weniger als oder gleich etwa 20 Gewichtsprozent; ein Polyol auf Erdölbasis mit mehr als oder gleich etwa 70 Gewichtsprozent bis weniger als oder gleich etwa 90 Gewichtsprozent; und einen Rest eines Polyols auf Algenbasis.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Polyurethanschaum ferner mindestens eines von einem Zellöffner, einem Tensid, einem Vernetzungsmittel, einem Katalysator und einem Wassertreibmittel.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch: einen Zellöffner bei etwa 1 Gewichtsprozent; ein Tensid s bei etwa 0,5 Gewichtsprozent; ein Vernetzungsmittel bei etwa 1,5 Gewichtsprozent; einen Katalysator, der einen ersten Katalysator mit etwa 0,6 Gewichtsprozent und einen zweiten Katalysator mit etwa 0,3 Gewichtsprozent umfasst; und ein Wassertreibmittel bei etwa 3 Gewichtsprozent.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist der Polyurethanschaum einen Druckverformungsrest von weniger als oder gleich etwa 50 % auf.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist der Polyurethanschaum eine Zugfestigkeit von mehr als oder gleich etwa 100 kPa auf.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist der Polyurethanschaum eine Reißfestigkeit von mehr als oder gleich etwa 450 N/m auf.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird eine Fahrzeugkomponente bereitgestellt, die den Polyurethanschaum einer vorherigen Ausführungsform aufweist.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Polyurethanschaum durch Umsetzen einer polyolhaltigen Zusammensetzung und einer Isocyanatzusammensetzung hergestellt, wobei die polyolhaltige Zusammensetzung bereitgestellt ist, die Folgendes aufweist: ein biobasiertes Polyol, das im Wesentlichen aus einer Kombination von Polyol auf Sojabasis und einem Polyol auf Algenbasis bei weniger als oder gleich etwa 80 Gewichtsprozent besteht; und einen Rest eines Polyols auf Erdölbasis.
  • Gemäß einer Ausführungsform beträgt das biobasierte Polyol weniger als oder gleich etwa 80 Gewichtsprozent.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Polyurethanschaum ferner mindestens eines von einem Zellöffner, einem Tensid, einem Vernetzungsmittel, einem Katalysator und einem Wassertreibmittel.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch: einen Zellöffner bei etwa 1 Gewichtsprozent; ein Tensid s bei etwa 0,5 Gewichtsprozent; ein Vernetzungsmittel bei etwa 1,5 Gewichtsprozent; einen Katalysator, der einen ersten Katalysator mit etwa 0,6 Gewichtsprozent und einen zweiten Katalysator mit etwa 0,3 Gewichtsprozent umfasst; und ein Wassertreibmittel bei etwa 3 Gewichtsprozent.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird eine Fahrzeugkomponente bereitgestellt, die den Polyurethanschaum einer vorherigen Ausführungsform aufweist.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Isocyanatzusammensetzung größer oder gleich etwa 33 Gewichtsprozent bis weniger als oder gleich etwa 40 Gewichtsprozent.

Claims (15)

  1. Polyurethanschaum, der durch Umsetzen einer polyolhaltigen Zusammensetzung und einer Isocyanatzusammensetzung hergestellt wird, wobei die polyolhaltige Zusammensetzung Folgendes umfasst: ein Polyol auf Algenbasis bei weniger als oder gleich etwa 20 Gewichtsprozent; ein Polyol auf Erdölbasis bei mehr als oder gleich etwa 70 Gewichtsprozent bis weniger als oder gleich etwa 90 Gewichtsprozent; und ein Rest eines Polyols auf Sojabasis.
  2. Polyurethanschaum nach Anspruch 1, wobei der Polyurethanschaum ferner mindestens einen Zellöffner, ein Tensid, ein Vernetzungsmittel, einen Katalysator und ein Wassertreibmittel umfasst.
  3. Polyurethanschaum nach Anspruch 1, der ferner Folgendes umfasst: einen Zellöffner bei etwa 1 Gewichtsprozent; ein Tensid bei etwa 0,5 Gewichtsprozent; ein Vernetzungsmittel liegt bei etwa 1,5 Gewichtsprozent; einen Katalysator, der einen ersten Katalysator bei etwa 0,6 Gewichtsprozent und einen zweiten Katalysator bei etwa 0,3 Gewichtsprozent umfasst; und ein Wassertreibmittel bei etwa 3 Gewichtsprozent.
  4. Polyurethanschaum nach Anspruch 1, wobei der Polyurethanschaum eine Druckverformung von weniger als oder gleich etwa 50 % aufweist.
  5. Polyurethanschaum nach Anspruch 1, wobei der Polyurethanschaum eine Zugfestigkeit von mehr als oder gleich etwa 100 kPa aufweist.
  6. Polyurethanschaum nach Anspruch 1, wobei der Polyurethanschaum eine Reißfestigkeit von mehr als oder gleich etwa 450 N/m aufweist.
  7. Fahrzeugkomponente, die den Polyurethanschaum nach Anspruch 1 umfasst.
  8. Polyurethanschaum, der durch Umsetzen einer polyolhaltigen Zusammensetzung und einer Isocyanatzusammensetzung hergestellt wird, wobei die polyolhaltige Zusammensetzung Folgendes umfasst: ein Polyol auf Sojabasis bei weniger als oder gleich etwa 20 Gewichtsprozent; ein Polyol auf Erdölbasis bei mehr als oder gleich etwa 70 Gewichtsprozent bis weniger als oder gleich etwa 90 Gewichtsprozent; und einen Rest eines Polyols auf Algenbasis.
  9. Polyurethanschaum nach Anspruch 8, wobei der Polyurethanschaum ferner mindestens einen Zellöffner, ein Tensid, ein Vernetzungsmittel, einen Katalysator und ein Wassertreibmittel umfasst.
  10. Polyurethanschaum nach Anspruch 8, der ferner Folgendes umfasst: einen Zellöffner bei etwa 1 Gewichtsprozent; ein Tensid s bei etwa 0,5 Gewichtsprozent; ein Vernetzungsmittel liegt bei etwa 1,5 Gewichtsprozent; einen Katalysator, der einen ersten Katalysator bei etwa 0,6 Gewichtsprozent und einen zweiten Katalysator bei etwa 0,3 Gewichtsprozent umfasst; und ein Wassertreibmittel bei etwa 3 Gewichtsprozent.
  11. Polyurethanschaum nach Anspruch 8, wobei der Polyurethanschaum eine Druckverformung von weniger als oder gleich etwa 50 % aufweist.
  12. Polyurethanschaum nach Anspruch 8, wobei der Polyurethanschaum eine Zugfestigkeit von mehr als oder gleich etwa 100 kPa aufweist.
  13. Polyurethanschaum nach Anspruch 8, wobei der Polyurethanschaum eine Reißfestigkeit von mehr als oder gleich etwa 450 N/m aufweist.
  14. Fahrzeugkomponente, die den Polyurethanschaum nach Anspruch 8 umfasst.
  15. Polyurethanschaum nach Anspruch 8, wobei die Isocyanatzusammensetzung größer als oder gleich etwa 33 Gewichtsteile bis weniger als oder gleich etwa 40 Gewichtsteile ist.
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