DE1111380B - Process for the production of foams containing urethane groups - Google Patents
Process for the production of foams containing urethane groupsInfo
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Description
INTERNAT. KL. C 08 gINTERNAT. KL. C 08 g
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
F29398IVb/39bF29398IVb / 39b
BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABEDER
AUSLEGESCHRIFT: 20. JULI 1961 NOTICE
THE REGISTRATION
ANDOUTPUTE
EDITORIAL: JULY 20, 1961
Bekanntlich kann man Urethangruppen aufweisende Schaumstoffe herstellen, indem man PoIyhydroxyl-Verbindungen mit überschüssigem PoIyisocyanat und Wasser vermischt. Das Wasser reagiert mit dem Polyisocyanat unter Bildung von Harnstoffgruppen und Kohlendioxyd, das als Treibgas für die sich über Urethangruppen ausbildende hochmolekulare Struktur wirkt. Bei der Herstellung von Urethangruppen aufweisenden Schaumstoffen durch Auftreiben mit Wasser erhält man vorwiegend offenporige Schaumstoffe.It is known that foams containing urethane groups can be produced by using polyhydroxyl compounds mixed with excess polyisocyanate and water. The water reacts with the polyisocyanate with the formation of urea groups and carbon dioxide, which acts as a propellant for the acts through urethane groups forming a high molecular structure. In the manufacture of urethane groups Having foams by blowing with water are obtained predominantly open-pored Foams.
Es ist ebenfalls bereits bekannt, die Umsetzung der Polyhydroxyl-Verbindung mit dem Polyisocyanat, d. h. also die Ausbildung der hochmolekularen Struktur, in Gegenwart eines sich dabei zersetzenden Treibmittels, etwa von Ammoniumbicarbonat, vorzunehmen. Auch auf diesem von niedrigmolekularen Materialien ausgehenden Wege erhält man im wesentlichen offenporige Schaumstoffe, die sich durch relativ geringe Festigkeit, hohe Dämpfung und hohe bleibende Verformung auszeichnen und eine ungünstige Federungscharakteristik aufweisen.It is also already known that the reaction of the polyhydroxyl compound with the polyisocyanate, d. H. So the formation of the high molecular structure, in the presence of a decomposing one Propellant, such as ammonium bicarbonate, to make. Even on this from low molecular weight Materials outgoing paths are essentially open-pored foams, which are relatively low strength, high damping and high permanent deformation and an unfavorable Have suspension characteristics.
Es ist auch bereits bekanntgeworden, Schaumstoffe unter Verwendung eines Alkalicarbonate zusammen mit Wasser und einem organischen Vernetzungsmittel herzustellen. Auch dabei erhält man im wesentlichen offenporige Schaumstoffe. Diese Feststellung gilt auch für das weitere bekannte Verfahren, wonach man als Verschäumungsmittel Wasser zusammen mit einem stickstoffhaltigen Treibmittel, jedoch ohne ein organisches Vernetzungsmittel vernetzt. It has also become known to make foams using an alkali carbonate with water and an organic crosslinking agent. You also get essentially open-cell foams. This statement also applies to the further known method, according to which water is used as a foaming agent together with a nitrogen-containing blowing agent, however, crosslinked without an organic crosslinking agent.
Erfindungsgemäß lassen sich Urethangruppen aufweisende Schaumstoffe mit geschlossenen Poren und hervorragenden physikalischen Eigenschaften mit großer Sicherheit und beliebig reproduzierbar herstellen, wenn man bei der Umsetzung einer Polyhydroxyl-Verbindung mit einem Molekulargewicht über 800 mit einem Überschuß an Polyisocyanat und einem organischen Vernetzungsmittel mit mehreren reaktionsfähigen Wasserstoffatomen und einem Molekulargewicht unter 500 in solcher Menge, daß nicht alle vorhandenen NCO-Gruppen verbraucht werden, ein Stickstoff abspaltendes Treibmittel zufügt, solange die Reaktionsmasse noch flüssig ist, die Reaktionstemperatur jedoch erst dann auf die zur Abspaltung des Stickstoffes benötigte Höhe bringt, wenn das Vernetzungsmittel mit dem Reaktionsprodukt aus der Polyhydroxyl-Verbindung und dem Polyisocyanat reagiert hat.According to the invention, foams containing urethane groups and having closed pores and produce excellent physical properties with great reliability and reproducible as required, if you are in the reaction of a polyhydroxyl compound with a molecular weight over 800 with an excess of polyisocyanate and an organic crosslinking agent with several reactive hydrogen atoms and a molecular weight less than 500 in such an amount that not all existing NCO groups are consumed, a nitrogen-releasing propellant adds as long as the reaction mass is still liquid, the reaction temperature but only then brings to the level required to split off the nitrogen when the crosslinking agent reacts with the reaction product of the polyhydroxyl compound and the polyisocyanate Has.
Als Stickstoff abspaltende Treibmittel seien beispielsweise Azoverbindungen, wie Azoisobuttersäure-Verfahren
zur Herstellung von
Urethangruppen aufweisenden SchaumstoffenExamples of blowing agents which split off nitrogen are azo compounds, such as azoisobutyric acid process for the production of
Foams containing urethane groups
Anmelder:Applicant:
Farbenfabriken Bayer Aktiengesellschaft,
Leverkusen-BayerwerkPaint factories Bayer Aktiengesellschaft,
Leverkusen-Bayerwerk
Dipl.-Ing. Ulrich Knipp, Leverkusen,Dipl.-Ing. Ulrich Knipp, Leverkusen,
und Dr. Konrad Ellegast, Leichlingen,and Dr. Konrad Ellegast, Leichlingen,
sind als Erfinder genannt wordenhave been named as inventors
dinitril, Azohexahydrobenzodinitril, oder Nitrosoverbindungen, wie Ν,Ν-Dinitrosoterephthalsäureamid, oder Thiatriazole, wie tert.Butylaminothiatriazol, genannt.dinitrile, azohexahydrobenzodinitrile, or nitroso compounds, such as Ν, Ν-dinitrosoterephthalic acid amide, or thiatriazoles, such as tert-butylaminothiatriazole, mentioned.
Als Polyhydroxyl-Verbindung finden lineare oder verzweigte Polyester, auch solche aus mehreren Säure- bzw. Alkoholkomponenten, Polyesteramide, Polyäther oder Polythioather Verwendung. Ihr Molekulargewicht soll im allgemeinen zwischen 800 und 3000 liegen. Insbesondere bei Verwendung von gemischten Polyestern erhält man Schaumstoffe mit günstigem Tief- und Hochtemperaturverhalten.The polyhydroxyl compounds used are linear or branched polyesters, including those made up of several Acid or alcohol components, polyester amides, polyethers or polythioethers are used. Your molecular weight should generally be between 800 and 3000. Especially when using mixed Polyesters give foams with favorable low and high temperature behavior.
Bevorzugte Polyisocyanatkomponenten sind die Toluylendiisocyanate, 1,5-Naphthylendiisocyanat und insbesondere auch wegen seines niedrigen Schmelzpunktes das 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat.Preferred polyisocyanate components are the tolylene diisocyanates, 1,5-naphthylene diisocyanate and in particular, because of its low melting point, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate.
Als Vernetzungsmittel seien Glykole, Aminoalkohole, Diamine und Hydrazine genannt.Glycols, amino alcohols, diamines and hydrazines may be mentioned as crosslinking agents.
Die Umsetzung der Polyhydroxyl-Verbindung erfolgt mit einem Überschuß an Polyisocyanat über die sich auf die Hydroxylgruppen berechnende Menge bei Raumtemperatur oder bei erhöhter Temperatur. Es ist möglich, das Treibmittel bereits diesen Komponenten zuzumischen, wobei die Umsetzungstemperatur unterhalb der Zersetzungstemperatur des Treibmittels, welche im allgemeinen zwischen 70 und 16O0C liegt, gehalten werden muß.The polyhydroxyl compound is reacted with an excess of polyisocyanate over the amount calculated on the hydroxyl groups at room temperature or at an elevated temperature. It is possible to already mix in the propellant these components, wherein the reaction temperature must be below the decomposition temperature of the blowing agent, which is generally between 70 and 16O 0 C, maintained.
Die Menge an Treibmittel richtet sich nicht nur nach der Art des Treibmittels, sondern auch nach dem gewünschten Raumgewicht des Schaumstoffes und liegt im allgemeinen zwischen 2 und 20%. und besonders zwischen 7 und 10%, bezogen auf die Gesamtmenge des Reaktionsgemisches.The amount of propellant depends not only on the type of propellant, but also on the desired density of the foam and is generally between 2 and 20%. and especially between 7 and 10%, based on the total amount of the reaction mixture.
Man kann auch das Treibmittel schon in das Umsetzungsprodukt aus Polyhydroxyl-Verbindung und Polyisocyanatüberschuß einmischen.You can also already in the reaction product of polyhydroxyl compound and the blowing agent Mix in excess polyisocyanate.
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Auch die Umsetzung des genannten Reaktionsproduktes mit dem Vernetzungsmittel findet in flüssiger
Phase statt, wobei man einen Unterschuß an Vernetzungsmittel einsetzt, so daß noch freie NOC-Gruppen
übrigbleiben. Das Treibmittel kann man zusammen mit dem Vernetzungsmittel, sogar im Vernetzungsmittel
dispergiert zusetzen oder sogar auch nach der Reaktion des Vernetzungsmittels, wobei
wiederum die Reaktion des Vernetzungsmittels bei solchen Temperaturen abzulaufen hat, daß
keine Zersetzung des Treibmittels erfolgt.The reaction of the reaction product mentioned with the crosslinking agent also takes place in the liquid phase, a deficiency of crosslinking agent being used so that free NOC groups still remain. The blowing agent can be added together with the crosslinking agent, even dispersed in the crosslinking agent, or even after the reaction of the crosslinking agent, the reaction of the crosslinking agent again having to take place at temperatures such that
no decomposition of the propellant takes place.
Das homogene Reaktionsgemisch kann in Formen gegossen werden, in denen es erstarrt. Die Masse ist über mehrere Tage lagerfähig und kann entweder frei oder auch in einer Form bei erhöhten Temperatüren oberhalb der Zersetzungstemperatur des Treibmittels aufgetrieben und ausgehärtet werden.The homogeneous reaction mixture can be poured into molds in which it solidifies. The crowd is Can be stored for several days and can be stored either freely or in a form at elevated temperatures be expanded and hardened above the decomposition temperature of the propellant.
Das neue Verfahren bietet eine große Verarbeitungssicherheit. Das Einmischen des Treibmittels in die flüssige Phase ist gefahrlos, eine Explosionsgefahr ist ausgeschlossen. Auch von der wirtschaftlichen Seite zeigen sich Vorteile. Das Treibmittel kann ohne Walze eingemischt werden, so daß sich der Maschinen- und Energieaufwand verringert. Weil aus der flüssigen Phase die Rohlinge verlustfrei und leicht vergossen werden können, ergibt sich eine Materialersparnis, da ein Austrieb und Verschnitt entfällt, wie er beim Einlegen von Teilen aus einem gewalzten Fell stets auftritt. Zudem wird das recht aufwendige Zuschneiden und Verformen der Preßlinge durch das Gießverfahren eingespart. Nicht zuletzt sind die auf diese Weise erhältlichen geschlossenporigen Polyurethanschaumstoffe durch ihre außergewöhnlich hohe Festigkeit, Elastizität, sehr gering bleibende Verformung, durch die niedrige Dämpfung und insbesondere auch durch ihre ideale progressive Federungskennlinie bemerkenswert, die sie für den technischen Sektor als Puffer und Federelement besonders im Maschinen- und Fahrzeugbau geeignet machen. Die Bedeutung der neuen Schaumkörper ist am besten aus folgender vergleichender Übersicht (Brit. Plastics, Bd. XXX [1957], S. 328) ersichtlich, bei der c den Quotienten aus Zugfestigkeit in kg/cm2 und Raumgewicht in g/cm3 darstellt (Tabelle 1): ■The new process offers a high level of processing security. Mixing the propellant into the liquid phase is safe and there is no risk of explosion. There are also advantages from the economic side. The propellant can be mixed in without a roller, so that the expenditure on machinery and energy is reduced. Because the blanks can be poured easily and without loss from the liquid phase, there is a saving in material, since there is no expulsion and waste, as always occurs when parts are inserted from a rolled skin. In addition, the rather complex cutting and deformation of the compacts is saved by the casting process. Last but not least, the closed-cell polyurethane foams obtainable in this way are notable for their extraordinarily high strength, elasticity, very little permanent deformation, low damping and, in particular, their ideal progressive suspension characteristic, which they use as a buffer and spring element in machines for the technical sector - and make vehicle construction suitable. The significance of the new foam bodies can best be seen from the following comparative overview (Brit. Plastics, Vol. XXX [1957], p. 328), in which c represents the quotient of tensile strength in kg / cm 2 and density in g / cm 3 (Table 1): ■
45 wobei sie langsam erstarrt. Das plastische Material wird frühestens nach 4 Stunden bei 150° C 30 bis Minuten lang ausgeheizt, wobei ein Schaumstoff mit geschlossenen Poren und den in der Tabelle 2 angegebenen physikalischen Daten entsteht.45 whereby it slowly freezes. The plastic material becomes 30 to after 4 hours at 150 ° C at the earliest Minutes, a foam with closed pores and the in Table 2 specified physical data arises.
Zu 500 g eines linearen Polyesters aus Adipinsäure und Äthylenglykol (OH-Zahl 56, Säurezahl < 1) noch 10 gibt man 90 g 1,5-Naphtylendiisocyanat bei 130c C zu, kühlt das Reaktionsgemisch nach etwa 10 Minuten auf 50 bis 6O0C ab, gibt gemeinsam mit Teilen 2,3-Butandiol 37,5 g Azoisobuttersäuredinitril unter innigem Rühren zu, gießt die Schmelze in Formen zwischen 20 und 40° C und treibt die Masse nach frühestens einer Stunde bei 30 bis 50 Minuten 1500C in geschlossenen Preßformen auf. Der Schaumstoff hat die in der Tabelle 2 angegebenen physikalischen Eigenschaften:To 500 of a linear polyester of adipic acid and ethylene glycol g (OH number 56, acid number <1) for a further 10 is added 90 g of 1,5-naphthylene diisocyanate at 130 c C to, cools the reaction mixture after about 10 minutes at 50 to 6O 0 C from, are in common with parts of 2,3-butanediol, 37.5 g of azobisisobutyronitrile with thorough stirring to the melt poured into molds between 20 and 40 ° C, and drives the mass after a minimum of one hour at 30 to 50 minutes 150 0 C in closed Compression molds on. The foam has the physical properties given in Table 2:
nach DIN 53504 Tensile strength in kg / cm 2
according to DIN 53504
DIN 53504 Elongation at break in% after
DIN 53504
nach DIN 53504 Permanent elongation in ° / o
according to DIN 53504
in kg/cm nach
DIN 53507 Tear strength
in kg / cm
DIN 53507
in °/o bei 20° C Roelig damping
in ° / o at 20 ° C
mit Wasser geschäumt
Latexschaum . . Polyurethane foam, open-pore,
foamed with water
Latex foam. .
11,70
7,25
177,0046.60
11.70
7.25
177.00
Polyureihansehaumstoff, getrieben
nach Beispiel 1 Polyvinyl chloride foam
Polyurethane foam, embossed
according to example 1
5555
6060
Zu 500 g eines wasserfreien linearen Polyesters aus Adipinsäure und Äthylenglykol (OH-Zahl 56, Säurezahl < 1) gibt man 50 g Azoisobuttersäuredinitril und rührt mit einem Schnellmischer bei 40 bis 50° C gut durch. Danach gibt man 150 g 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat zu, läßt 60 Minuten reagieren, fügt dann 16,2 g 1,4-Butandiol zu, mischt gut durch und gießt die Masse in 200C warme Formen,50 g of azoisobutyric acid dinitrile are added to 500 g of an anhydrous linear polyester made from adipic acid and ethylene glycol (OH number 56, acid number <1) and the mixture is stirred thoroughly at 40 to 50 ° C. with a high-speed mixer. Then 150 g of 4,4'-diphenylmethane diisocyanate are added, allowed to react for 60 minutes, then 16.2 g of 1,4-butanediol are added, mixed thoroughly and the mass is poured into molds at 20 ° C.
© 109 648/429 7.61© 109 648/429 7.61
Claims (1)
Verfahren zur Herstellung von Urethangruppen aufweisenden Schaumstoffen auf Grundlage von Polyhydroxyverbindungen und Polyisocyanaten unter Verwendung von stickstoffhaltigen Treibmitteln in Abwesenheit von Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der an sich bekannten Umsetzung einer Polyhydroxyl-Verbindung mit einem Molekulargewicht über 800 mit einem Überschuß eines Polyisocyanats und anschließend mit einem organischen Vernetzungsmittel mit mehreren reaktionsfähigen Wasserstoffatomen und einem Molekulargewicht unter 500 in solcher Menge, daß nicht alle vorhandenen NCO-Gruppen verbraucht werden, ein Stickstoff abspaltendes Treibmittel zufügt, solange die Reaktionsmasse noch flüssig ist, die Reaktionstemperatur jedoch erst dann auf die zur Abspaltung des Stickstoffes benötigte Höhe bringt, wenn das Vernetzungsmittel mit dem Reaktionsprodukt aus Polyhydroxyl-Verbindung und Polyisocyanat reagiert hat.PATENT CLAIM:
Process for the production of foams containing urethane groups based on polyhydroxy compounds and polyisocyanates using nitrogen-containing blowing agents in the absence of water, characterized in that in the known reaction of a polyhydroxyl compound having a molecular weight of more than 800 with an excess of a polyisocyanate and then with an organic crosslinking agent with several reactive hydrogen atoms and a molecular weight below 500 in such an amount that not all of the NCO groups present are consumed, a nitrogen-releasing propellant adds as long as the reaction mass is still liquid, but the reaction temperature only then increases to that for the splitting off of the Nitrogen brings the required height when the crosslinking agent has reacted with the reaction product of polyhydroxyl compound and polyisocyanate.
Britische Patentschrift Nr. 794403;
französische Patentschrift Nr. 1108 425;
USA.-Patentschrift Nr. 2762739.Considered publications:
British Patent No. 794403;
French Patent No. 1108,425;
U.S. Patent No. 2762739.
Priority Applications (3)
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DEF29398A DE1111380B (en) | 1959-09-16 | 1959-09-16 | Process for the production of foams containing urethane groups |
FR838420A FR1270833A (en) | 1959-09-16 | 1960-09-13 | Process for the preparation of foam products exhibiting urethane groups |
GB3169760A GB903129A (en) | 1959-09-16 | 1960-09-14 | Improvements relating to a process for the production of foam materials |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE1111380B true DE1111380B (en) | 1961-07-20 |
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ID=7093290
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEF29398A Pending DE1111380B (en) | 1959-09-16 | 1959-09-16 | Process for the production of foams containing urethane groups |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1111380B (en) |
GB (1) | GB903129A (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR1108425A (en) * | 1954-07-07 | 1956-01-12 | Houilleres Bassin Du Nord | Process for obtaining resins of the polyester type in alveolar form |
US2762739A (en) * | 1953-11-19 | 1956-09-11 | Alexander C H Weiss | Fiber-reinforced structural panel and method of making same |
GB794403A (en) * | 1955-11-21 | 1958-05-07 | Us Rubber Co | Improvements in manufacture of cellular foams derived from polyisocyanates and polyalkylene ether glycols |
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1959
- 1959-09-16 DE DEF29398A patent/DE1111380B/en active Pending
-
1960
- 1960-09-14 GB GB3169760A patent/GB903129A/en not_active Expired
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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GB903129A (en) | 1962-08-09 |
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