DE1544634A1 - Verfahren zur Herstellung von flexiblem Polyurethanschaum - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von flexiblem PolyurethanschaumInfo
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Description
bestimmt zur
Offenlegung
P 15-4» 634.1 17. Januar 1969
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herateilung zellularer Polyurethane und insbesondere flexibler zellularer
Polyurethane mit hervorragenden und gleichmäßigen physikalischen Eigenschaften, die sich beispielsweise für eine
Verwendung als Polstermaterial eignen.
Zellulare Polyurethane werden hergestellt* indem man Polyisocyanate in Gegenwart eines Treibmittels mit Aktivwasserstoff enthaltenden Verbindungen» wie Polyestern, einschließlich Polyesteramiden, und Hydroxylgruppen enthaltenden Poly«
äthern, einschließlich Polyätherdiolen und -triolen umsetzt.
Qewohnlich wird die Umsetzung in Gegenwart von Katalysatoren,
wie Organo-zinn-verbindungen und tertiären Aminen, sowie
909829/U86 8AD ORIGINAL
Unterlagen (Art 7 41 Abs. 2 Nr. l Satz3 desÄnderungsges.V.
Emulgatoren, wie Siliconölen, durchgeführt. Diese Substanzen
werden in die Reaktionsmasse eingebracht, um die Reaktionsgeschwindigkeit,
die Ze11größe und die Porosität zu steuern.
Auch der Zusatz von Füllstoffen, wie Bariumsulfat, Kaolin und Holzzellstoff, zu der schäumbaren Masse zwecks Erhöhung der
Dichte, der Tragfähigkeit (load-bearing character) und bzw. oder als Kernbildungsmittel, ist bekannt. Durch die Verwendung
von Füllstoffen, wie im vorliegenden Fall Pigmenten, wie Titandioxyd,
Cadmiumseleniden, Hansagelb und Phthalocyanine^ wird jedoch nicht nur die Dichte des Schaums erhöht, sondern
gewöhnlich werden auch wichtige physikalische Eigenschaften, wie die Zugfestigkeit, Dehnung, Reißfestigkeit und der "Griff"
verschlechtert. Diese Verschlechterung der physikalischen Eigenschaften ist der verwendeten Menge an Füllstoff in etwa
proportional. Auflagern erhöhen die Füllstoffe zwar die Tragkapazität
bei .hohen Biegungen (deflections), erhöhen diese Eigenschaft aber auch bei geringen Biegungen, so daß das
Verhältnis ziemlich gleich bleibt. Dieses Verhältnis, das als der "SAC"- oder "SAO"-Faktor bekannt ist und im allgemeinen
definiert wird als das Verhältnis der Eindrucksbelastung (indentation load deflection) "ILD" bei 65% Abbiegung
zu der bei 25% Abbiegung (ASTM D-1564-59T) ist ein Maß
für die Tragfähigkeit (support) des Polstermaterials im Gebrauch.
909829/U86 bad ORIGINAL
Ein nahezu einheitlicher "SAG"-Paktor bedeutet, daß das
Material geringen oder gar keinen Widerstand hat, während ein "SAO"-Paktor von etwa 2 oder mehr bedeutet, daß das Material ausreichend federnd 1st, um als Polstermaterial, beispielsweise für Autositzpolster, Möbelpolsterungen und
Matratzen, verwendet werden zu können. Die Polyurethane und zwar sowohl diejenigen mit Füllstoffen als auch diejenigen
ohne Füllstoffe, werden im allgemeinen auf einem Förderband
in Formen gegossen, die oben offen sind, um ein freies Ausdehnen der aufschäumenden polymerisierenden Masse zu ermöglichen. Während des AufSchäumens geliert das Polyurethan und die
Zellstruktur bildet sich aus. Die bei der Umsetzung freiwerdende Wärme wird verschieden schnell in der polymerisierenden
Masse verteilt, was zur Folge hat, daß der mittlere Teil der
Masse oft etwas heißer wird als die Seltenteile oder die Deckschicht. In Extremfällen kann es zu einem "Ausbrennen" kommen, d.h. die Temperatur kann so hoch steigen, daß es zu einer
Zersetzung des Polymerisats kommt. Öfter noch verursacht diese Variation der Wärmeableitung Unterschiede in der Festigkeit und Struktur des Schaumblocks. Solche Variationen sind
jedoch unerwünscht, weil quer und .horizontal genommene Abschnitte derart starke Variationen der physikalischen Eigenschaften erkennen lassen, daß nicht alle Abschnitte fUr die
gleichen Zwecke verwendet werden können, sondern bewertet und sortiert werden müssen. Einige der Abschnitte, die be-
909829/U86
BA0
stimmten Anforderungen nicht genügen, müssen vermählen odfer
verworfen werden. Bei der Herstellung flexibler zelluJsrer
Polyurethane, die in großem Umfang als Polstermaterial verwendet werden, ist die Tragfähigkeit eine wichtige Eigenschaft.
Verhältnismäßig geringfügige Variationen, d.h. Unterschiede von mehr als 2,265 kg in der Tragfähigkeit, gemessen nach dem
"indentation load deflection"-Teit (ASTM D-1564-59T), sind
bereits unerwünscht. Solche Variationen der Tragfähigkeit von Abschnitten flexibler zelluferer Polyurethane von der Deckschicht
zur Bodenschicht des Blocks sind nicht ungewöhnlich und werden insbesondere dann festgestellt, wenn der Schaum bei
hoher. Luftfeuchtigkeit, d.h. bei mehr als etwa 80# relativer
Feuchtigkeit, und hoher Temperatur der Umgebung, d.h. bei über etwa 270C, hergestellt wird. In manchen Gegenden, in denen
flexible zellulare Polyurethane hergestellt werden, herrschen aber solche extremen Bedingungen.
Außer einem Polyätherdlol oder einem Polyäthertriol sind auch schon Gemische von Polyätherd!ölen und -triolen für die Herstellung
flexibler zellularer Polyurethane verwendet worden. Jedoch konnte bisher noch kein Gemisch gefunden werden, durch
das die Probleme, die bei der Verwendung von einem Polyätherpolyol allein auftreten, gelöst werden können. Vielmehr
wurde bei Verwendung von Gemischen die Tragfähigkeit der Schäume verschlechtert.
909829/U86
BAD ORiGiNAL
Aufgabe der Erfindung 1st ein Verfahren zur Herstellung zellularer Polyurethane mit sehr geringen Unterschieden der
Tragfähigkeit in den einzelnen Gebieten des rohen Schaumblocks, die, auoh wenn sie in der im folgenden beschriebenen Welse
mit Füllstoffen versehen sind, einen guten "SAG"-Faktor und
andere vorteilhafte Eigenschaften besitzen. Die erfindungsgemäO hergestellten zellularen Polyurethane haben nicht nur
keine verringerte, sondern erhöhte Tragfähigkeit und, was noch wesentlicher 1st, ihre "ILDH (indentation load deflection)
bei 25$ variiert an keiner Stelle um mehr als 2,265 kg, und
sie können nach einem einstufigen Verfahren erhalten werden.
Gegenstand der Erfindung ist ein Einstufenverfahren zur
Herstellung eines flexiblen Polyurethansohaums durch Umsetzen
eines Diisocyanate mit Wasser und einem Polyolgemisch, das im wesentlichen aus 50*90 Gew.-^ eines Polyoxyalkylent riols
mit einem Molekulargewicht von 1000 bis 5000 und einer Hydroxylzahl von 30 bis 170 und 10-50 Gew.-# eines Polyoxyalkylendiols mit einem Molekulargewicht von 1000 bis 3000 und
einer Hydroxylzahl von 40-110 besteht und Einmischen eines
Füllstoffes in einer Menge von wenigstens 5$ des Gesamtgewichtes der Heaktionsteilnehmer, das dadurch gekennzeichnet
ist, daS ein Polyolgemlsoh mit einem Gesamtgehalt an primären
Hydroxylgruppen von 10 bis 65$ und ein Füllstoff, dessen
Teilchen eine größte Abmessung unter 50μ besitzen, verwendet werden.
90 9 829/U86
Die erhaltenen zellularen Polyurethane haben praktisch
gleichmäßige Tragfähigkeit, d.h. die ILD bei 25# Biegung
eines von irgendeiner Stelle des Schaumkörpers genommenen Abschnitts variiert um nicht mehr als 2,265 kg von derjenigen
eines Abschnittes, der von einem anderen Teil des Schaumkörpers genommen ist. Diese Gleichmäßigkeit der Tragfähigkeit
bedeutet, daß wenig Abfall anfällt.
™ Die so erhaltenen, mit Füllmaterialien versehen zellularen
Polyurethane haben nicht nur einen guten 0SAO"-Paktor und
gute Zugfestigkeit, sondern außerdem eine verbesserte Reißfestigkeit und insbesondere eine hohe Dehnung und können
daher aus dem Rohblock zu verschiedenen Formen verarbeitet oder verforsit werden und können insbesondere für die
Herstellung von Polsterungen guter und bleibender Qualität verwendet werden.
t> Außerdem haben die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Polyurethanschäume, deren physikalische Eigenschaften durch die Anwesenheit der Füllstoffe nicht ver -eohleohtert sind, noch den Vorteil, daß zufolge ihrer
höheren Dichte die Kosten je Gewichtseinheit beträchtlich geringer sind als diejenigen entsprechender Schäume ohne
Füllstoffe.
909829/ U86
BAD ORIGINAL
Das in dem Verfahren der Erfindung verwendete Gemisch von Polyolen besteht aus an sich bekannten Polyoxyalkylentriolen
und Polyoxyalkylendiolen. Bevorzugte derartige Verbindungen
haben die folgende allgemeine Formel:
R - (O (CH2CH 0)χ A)3
OH.
worin R der Rest eines Polyols, für den unten Beispiele angeführt sind, ist, R^ Wasserstoff oder Methyl ist, A Wasserstoff,
-CHgCHgOH oder -CH2CH2CH2OH ist, χ eine ganze Zahl von 5«50
ist, y eine ganze Zahl von 2 oder 2 ist und ζ 0 oder 1 ist. Solche Folyätherpolyole können in bekannter Weise durch Kondensation eines Alkylenoxyds, wie Äthylenoxyd, 1,2-Propylenoxyd,
1,3-Propylenoxyd oder einem Gemisch davon, mit einem mehrwertigen Alkohol, wie Xthylenglykol, Propylenglykol, Dipropylenglykol, Tetramethylenglykol. Glycerin, Trimethylolpropan
oder einem Gemisoh davon in Gegenwart eines geeigneten Katalysators oder Initiators, wie einem Trialkylamin,
beispielsweise Triethylamin, oder einer anorganischen Base,
beispielsweise Kaliumhydroxyd, oder einem Halogenid, beisplels-
9 0 9829/U8 6 ÖAo
weise Bortrifluorid, erhalten werden. Die durch Kondensation
von i,2-Propylenoxyd und Gemischen davon mit Kthylenoxyd erhaltenen Produkte sind bevorzugt.
Auch aus Äthylenoxyd und einem Glykol oder Triol erhaltene
Polyätherpolyole können verwendet werden. Solche Produkte sind jedoch in Wasser beträchtlich löslich, und die aus ihnen erhaltenen Polymerisate haben geringe Hydrolysebeständigkeit.
Die Eigenschaften von Polyätherpolyolen und ihre Herstellung sind beispielsweise in Saunders et al, Polyurethanes,
Chemistry and Technology, Teil I. Chemistry, High Polymers
Band XVZ, Interscience Publishers, I962, Seiten 32-44, beschrieben.
In dem Verfahren der Erfindung wird ein Gemisch von Polyoxyalkylentrlolen und Polyoxyalkylendiolen, von denen wenigstens
t eine vorzugsweise endständige Hydroxyäthylen- oder Hydroxy-
f
verwendet,
propylengruppen enthält ,/und das Gemisch muß die erforderliche Anzahl primärer Hydroxylgruppen enthalten. Vorzugsweise
wird ein Diol oder Triol verwendet, das, wie oben beschrieben, unter Verwendung von 1,2-Propylenoxyd oder einem Gemisch
von 1,2-Propylenoxyd und Kthylenoxyd für die anfängliche Kondensation und anschließende Kondensation mit Äthylenoxyd
oder, weniger bevorzugt, 1,2-Propylenoxyd, in an sich bekannter
909829/I486
BAD ORIGINAL
Welse erhalten ist, so daß das erhaltene Auegangekondensations~
produkt die erforderliche Menge an endständigen Hydroxyalkylengruppen
und primären Hydroxylgruppen enthält.
Das bevorzugte Polyoxypropylentriol enthält endstHndige
Hydroxyäthylengruppen und hat ein Molekulargewicht in dem Bereich von 3000 bis 4500, eine Hydroxylzahl von 35 bis 60 und
einen Gehalt an primären Hydroxylgruppen von 25 bis 5056.
Das bevorzugte Polyoxypropylendiol kann, muß aber nicht, endständige Hydroxyäthylengruppen enthalten und hat ein Molekulargewicht
in dem Bereich von 1500 - 2500, eine Hydroxylzahl von 45 bis 75 und einen Gehalt an primären Hydroxylgruppen
von 0 bis
Triol und Diol werden vorzugsweise in Mengenverhältnisse!
von 70 bis 90 Gew.-% Triol und 10 bis 30 Gew.-^ Diol verwendet.
Besondere geeignet ist ein Gemisch, das im wesentlichem aus
etwa 8o# des Triols, das endständig® Hydroxylgruppen enthält,
und etwa 20$ des Diols besteht. Der bevorzugte Gehalt des
Gemisches an primären Hydroxylgruppen betrag1; 20 bis 60#.
Der Gehalt an primären Hydroxylgruppen (OH) ist eine Prozent angabe,
die auf die Gesamtanzahl OH-Gruppen in dem Gemisch
von Trioi und Di©l bezogen ist. Primire OH-Gruppen sind
diejenigen, die sn, ein Kohlenstoffatom, an dae noch zwei
909829/U86
- ίο -
-C-OH
t
t
Die restlichen OH-Oruppen sind als sekundäre Hydroxylgruppen
anzusehen.
oder Gemische davon
Düsocyanate/verwendet werden. Flüssige Diisocyanate sind bevorzugt. Beispiele für verwendbare Diisocyanate sind:
m-Phenylendiisocyanate 2,4-Toluylendiieocyanat, 2,6-Toluylendiisocyanat, NaphthaiIn-I,5~diisocyanate Naphthalin-l,8-diisocyanat, 4,4l-Methylen-bis-(phenylisocyanat), 4,4*-Methylenbis-(toluylisooyanat), 4,4*-Methylen-bis-Ccyclohexylisocyanat) und 1,6-Hexamethylendiisocyanat.
Eine allgemeine Besprechung von Isocyanaten und ihrer
Herstellung 1st in Saunders et al a.a.o. S. 17-32 enthalten.
Die ToluylendiIsocyanate sind in der französischen Patentschrift 1 575 975 beschrieben.
Das Diisocyanat wird allgemein in ausreichender Menge, um
mit den Hydroxylgruppen des Polyols und mit dem Wasser unter Bildung von Kohlendloxyd, durch das das Gemisch geschäumt wird,
909829/U86
BAO ORIGINAL
verwendet. Vorzugsweise wird Polyisooyanat in solcher Menge
verwendet, daS das Verhältnis KCO zu Aktivwasserstoffatomen
in dem Bereich von 0,9 - 1,5ti und vorzugsweise in dem Bereich
von 1,0 - 1,2:1 liegt.
Wie bei der Herstellung flexibler zellularer Polyurethane üblich, kann das Polyisooyanat/Polyol-Gemisoh in Gegenwart
verschiedener Zusätze, wie Hilfsblähmittel, Aktivatoren und
bzw. oder Katalysatoren, Dispersionsmitteln oder Emulgatoren, umgesetzt werden. |
Zum Schäumen der Gemische wird gemäß der Erfindung hauptsächlich Wasser verwendet. Wasser reagiert mit der Isooyanatkomponente unter Bildung von Kohlendloxyd, das als Blähmittel
dient, und bildet außerdem Harnstoffgruppen, die vermutlich
zur Steifheit der Ketten und der Stabilität bei feuchten Alterungsbedingungen beitragen* Andererseite wird das Zellgeftige durch die Anwesenheit von Harnstoffgruppen hart. Um
die Produkte weicher zu machen und ihre Dichte zu verringern,
können Hilfsblähmlttel, insbesondere nicht reagierende niedrig
siedende organische Flüssigkeiten verwendet werden. Solche Flüssigkeiten sind beispielsweise Methylenchlorid und insbesondere fluorierte Kohlenwasserstoffe sowie Gemische davon.
Die verwendete Menge an Wasser kann so groß sein, daß mit ihr die gesamte erforderliche Menge an Kohlendioxyd gebildet
werden kann, oder es kann eine geringere Menge an Wasser
909 8 29/ 148 6
BAD
zusätzlich ein Hilfsblähmlttel verwendet werden. Die
etwa
verwendete Menge an Blähmittel kann zwischen/l und 6 Gew.-Teilen je 100 Gew.-Teile Polyol liegen und liegt vorzugsweise
zwischen 2 und 4 Teilen Je 100 Teile Polyol.
Die HilfBblähmittel sind bei normalen Temper* uren und Drücken
Flüssigkeiten oder Gase, schlechte Lösungsmittel für das
organische Polymerisat und haben Siedepunkte bei oder unter der Temperatur, die bei der Polyurethanbildung erzeugt wird.
Die letztere Eigenschaft ist Insofern von Bedeutung, als sie
es ermöglicht, Wärmeansammlungen in der reagierenden Masse zu verringern. Durch Erhöhen der Konzentration an diesen
Hilfsmitteln wird die Höchsttemperatur innerhalb des Schaumkörpers
gesenkt und die Zeit bis zur Erreichung dieser Höchsttemperatur erhöht. Beispiele für diese Fluorkohlenstoffe
sind: Monofluortrichlormethan, Dichlordifluormethan, Monochlortrifluormethan,
Trichlortrlfluorüthan, Dichlortetrafluoräthan,
Difluortetrachloräthan, 1,1-DIfluoräthan und 1,1,1-Dlchlor-)
fluoräthan. Auch Gemische dieser Fluorkohlenstoffe und ähnlicher
Hilfsblähmittel können verwendet werden.
Katalysatoren und bzw. oder Aktivatoren, die in dem Verfahren
der Erfindung verwendet werden können, sind:
1. Tertiäre Amine, wie Triäthylamln, N-Kethy!morpholine
90982 9/1486
BAD ORIGINAL
Triäthyiendiamin, NjNiN'jN'-Tetramethyl-l^-butandiamin und
Sojalecitin.
2. Organo-zinn-verbindungen der allgemeinen Formel
worin CH2X ein Kohlenwasserstoff alkanrest mit 1-18 Kohlenstoffatomen ist, R1, R2 und R* Kohlenwasserstoffalkanreste
mit 1-18 Kohlenstoffatomen, Wasserstorfatome, Halogenatome
oder Kohlenwasserstoffacyloxyreste sind, R1, R2 und R,
gleich oder verschieden sein können und zwei davon zusammen auch Sauerstoff oder Schwefel sein können. Beispiele für
diese Klasse von Verbindungen sind: Tetramethyl-zinn, Tetra-n-butyl-zinn, Tetra-n-octyl-zinn, Dimethyl-dioctyl-zinn,
Di-n-butyl-zinn-dichlorid, Dilauryl-zinn-difluorid,
2-Äthylhexyl-zinn-trijodid, Di-n-ootyl-zinn-oxyd, Di-n-butylzinn-diacetat, Dilsobutyl-zinn-bis-(monobutylmaleat), Di-2-äthylhexyl-zinn-bis-(2-Hthylhexanoat), Tri-n-butyl-zinn-acetonat und Dibutyl-zinn-distearat.
909829/1486 .
3AD
Diese Katalysatoren/ Acceleratoren oder Aktivatoren können
allein oder in der Form von Gemischen verwendet werden.
dispersionsmittel oder Emulgatoren« die gewöhnlich bei der
Herstellung von PolyurethanschKumen verwendet werden» sind beispielsweise Polyäthylenphenoläther, Gemische von Polyalkohol/
Carbonsäure-estern, öllösliche Sulfonate und Slloxan/Oxyalkylenblock-Kischpolymerisate. Die bevorzugten Hilfsmittel dieser
Gruppe sind die Sillconoxyalkylenblock-MLschpolymerisate
der allgemeinen Formel
0-(R2SiO)1, - (CnH2nO)2R"
0-(R2SiO)1. - (CnH2nO)2R"
worin R, R* und R" Alleylreete mit 1-18 Kohlenstoffatomen sind,
p, q und r ganze Zahlen von 2-15 sind und "(CnH2nO)2 ein
Polyoxyalkylenblock, vorzugsweise ein Polyoxyäthylenblock, mit 10-50 an jeder PοIyoxyalkyl en einheit ist. Produkte dieser
Art sind in der USA-Patentschrift 2 834 748 und in den belgischen Patentschriften 582 362 und 582 363 beschrieben. Solche
Siloxan/Oxyalkylenblook-Mischpolymerisate sind im Handel
erhältlich. Ein derartiges Produkt ist beispielsweise "Silicone L-520", in dem, in der obigen allgemeinen Formel
R » CH,, R1 m C2H5, R" - C4H9, ρ » q - r « 7 i«t und der
Block -(CnH2nO)2 ein Polyoxyäthylen-Polyoxypropylenblock
909829/148 6
BAD
mit etwa 50 Einheiten von Jedem Polyoxyalkylenanteil ist.
Der in den neuen Polyurethanen verwendete Füllstoff kann
irgendein fein disperser Feststoff, der in den übrigen
Komponenten der Masse nicht löslich ist und nicht mit ihnen
reagiert, sein. Beispiele für verwendbare Füllstoffe sindt Aluminiumsilikat, Calciumcarbonate Bariumsulfat, Kaolin«
Holz2,ellstoff, Kupferphthalocyanin, Gadmiumselenid, Ruß,
.Siliciumdioxid, Titandioxyd (in der Form von Anatas oder
Rutil), Glimmer, organische Harze und Polymerisate, .beispielsweise
Polystyrol und Polyvinylacetat; und Eisenoxyde. Auch Gemische dieser und ähnlicher Substanzen können verwendet
werden.
Die 7£orngröße des Füllstoffes kann in einem beträchtlichen
Bereich variieren, jedoch soll die größte Abmessung wenige?
al3 etwa 50μ betragen. Zweckmäßig liegt die Korngröße zwischen
2 und 25μ. Mit verschiedenen Füllstoffen und bei Anwendung verschiedener Methoden zum Dispergieren der Füllstoffe werden
natürlich verschiedene Ergebnisse erzielt. Wenn beispielsweise Bariumsulfat mit einer mittleren' Korngröße von etwa 6μ
verwendet wird, so wird bei Verwendung eines Lightning-Mischers zum Dispergieren des Füllstoffes ein zellulares
Polyurethan mit etwas geringerer Dichte und etwas schlechteren physikalischen Eigenschaften als bei Verwendung eines Mischers
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BAD
mit hohen Scherkräften, beispielsweise einem Cowles-Mischer,
zum Dispergieren des Füllstoffes In der Polyätherpolyolkomponente erhalten.
Die Menge an Füllstoff, die in die zellularen Polyurethane
gemäß der Erfindung eingebracht wird, soll wenigstens etwa 5# des Gesamtgewichtes der zur Herstellung des Polyurethanschaums
verwendeten Materialien betragen. Vorzugsweise werden 20 bis 60 Gew.-% verwendet.
Herstellung, Härtung und Verwendung der zellularen Polyurethane der Erfindung erfolgen wie für solche Materialien üblich und
müssen daher nicht näher beschrieben werden.
Wie erwähnt, kann die Variation der Tragfähigkeit zellularer
Polyurethane z.T. auf Unterschiede der Wärmeableitung und der Geschwindigkeit der Polymerisation zurückzuführen sein. Mit
zunehmender Größe des Schaumblocks werden diese Probleme schwerwiegender. Während im Laboratorium, wo der Schaumkörper
selten auf eine Höhe von mehr als 30 ent steigt, dieses
Problem ohne wesentliche Bedeutung ist, werden in der Technik die Schäume auf endlosen Förderbändern hergestellt und
erreichen eine Breite von 90 cm oder darüber, eine
Höhe von 35 cm oder darüber und eine La'nge von 1,5 bis 3 m
oder darüber. In solchen technisch erzeugten Schaumkörpern
909829/1466
kann die Temperatur der Außenteile wegen der geringen Wärmeleitfähigkeit der Polyurethane um 560C oder mehr von der dee
mittleren Teils verschieden sein. Solche Temperaturvariationen sind vermutlich von Variationen der Polymerisations· und
HMrtungsgesohwindigkelt begleitet, die wiederum Variationen
der physikalischen Eigenschaften, Insbesondere der Tragfähigkeit zur Folge haben. Je größer also die Abmessungen eines
erzeugten Sohaumkttrpere sind, desto größer ist der Wert der vorliegenden Erfindung.
Die Erfindung wird Im folgenden anhand von Beispielen
veranschaulicht. Teile und Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht.
A.) Einem Gemisch von 80 Teilen eines glyoerin-lnitiierten Polyoxypropylentriols mit endständigen HydroxyKthylengruppen
und einem mittleren Molekulargewicht von etwa 2600, einer Hydroxylzahl von etwa 46 und einem Gehalt an primären Hydroxylgruppen von etwa 47,5# und 20 Teilen eines propylenglykolinitiierten Polyoxypropylendiols mit praktisch keinen
primären Hydroxylgruppen, einem mittleren Molekulargewicht von etwa 2000 und einer Hydroxylzahl von etwa 56, werden
4,0 Teile Wasser, 0,1 Teil Triethylendiamin, 0,28 Teile Stannoootoat und 1,2 Teile Silicone L-520 zugesetzt.
909829/U86
Das Gemisch wurde gründlich durchgemischt und dann mit 50,1
Teilen eines Oemieohes aus 80 Teilen 2*4» und 20 Teilen
2,6-Toluylen-diisooyanat in einer üblichen Polyurethanma-BOhine (polyurethane sltbstook machine)«die mit einer Geschwindigkeit von etwa 117 kg/min arbeitete« vermlsoht.
Der Schaumkörper» der bis zu einer Höhe von etwa 65 cm aufstieg, wurde bei der Temperatur der Umgebung etwa 16 Stunden
(Ubernacht) stehen gelassen. In Abständen von 10 cm wurden
von oben bis unten Abschnitte aus dem Sohaum genommen und dem "Indentation Load Deflectlon"-Test bei 25*
Deflection unterworfen. Die Ergebnisse sind in Tabelle I zusammengestellt.
B.) Zum Vergleich wurde nach dem Verfahren von Teil A.) ein weiterer Schaumkörper hergestellt» wobei jedoch als Poly»
Ether 100 Teile eines glyoerln-initilerten Polyoxypropylentriols Bit einem mittleren Molekulargewicht von JOOO, einer
Hydroxyl2*hl von etwa 56 und einem Gehalt en primären
Hydroxylgruppen von etwa 5 verwendet wurden. Die verwendete Menge an Toluylen-dlisooyanat wurde auf 50,6 Teile erhöht,
damit das gleiche Verhältnis NCO:H von l,08 erhalten wurde.
Wie in Teil A.) wurden von dem Sohaumkörper in Abständen
von 10 cm von oben bis unten Abschnitte genommen und ebenfalls den "Intendatlon Load Deflection"-Test unterworfen. Die
Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle I angeführt.
909829/U86 bad original
T a b e 11 e
"Indentation Load Deflection" bei 25# Deflektion
Abschnitt | Teil A,).kg |
Oberste 10 cm | 16,75 |
Nächste 10 cm | 17,80 |
η | 18,11 |
η | 18,59 |
ti | 18,35 |
Bodenschicht | 17,65 |
Abweichung | 1,86 |
Teil B.t.kg
15,75 16,75 18,35 18,59 18,59 17,90
Diese Werte zeigen, daß der nach Tell B.) hergestellte Schaumkörper große Unterschiede der Tragfähigkeit in den einzelenen
Höhen aufweist. Die obersten 10 cm müßten entfernt und als minderwertiger Schaum verwendet oder zerfasert und als Füllstoff verwendet oder verworfen werden. Dagegen war der naoh
TeilA.) hergestellte Schaumkörper so einheitlich, daß nur die "Haut" entfernt werden mußte.
Ein Gemisch von 100 Teilen des Gemisches von Triol und Diol
im Verhältnis 80:20, das in Beispiel 1, Teil A.), verwendet wurde, 3,0 Teilen Wasser, 10 Teilen Dichlordifluormethan, 0,1
Teil Triethylendiamin, 0,23 Teilen Stannooctoat
909829/U86
BAD
(in 0,46 Teilen Dioctylphthalat suspendiert) und 1,75 Teilen
Silicon L-520 wurde mit 38,5 Teilen Toiuylen-diisocyanat in
einer üblichen Polyurethanschgummaschine, die mit einer Geschwindigkeit
von 46 kg/min arbeitete, umgesetzt. Der Schaumkörper, der bis zu einer Höhe von 50 cm aufstieg, wurde gehärtet,
indem man ihn etwa 16 Stunden bei der Temperatur der Umgebung stehen ließ. Dann wurde er wie oben geprüft. Der Schaum besaß
ausgezeichnete Eigenschaften, und insbesondere die Tragfähigkeit war· von der Deckschicht bis zur Bodenschicht praktisch
gleichmäßig.
A.'j Zu 100 Teilen des Gemisches von Triol und Diol im
Verhältnis 80:20, das in Beispiel 1, Teil A.), verwendet wurde, wurden 50 Teile Barytweiß, ein im Handel erhältliches
Bariumsulfat mit einer mittleren Teilchengröße von 6μ, zugesetzt. Das Gemisch wurde eine Stunde gerührt, um den Füllstoff gründlich in dem Polyolgemisch zu dispergieren. Danach
w wurden 0,25 Teile Stannooctoat, 3,0 Teile Wasser, 0,15 Teile
Triethylendiamin und 1,5 Teile Silicone L-520 mit der Dispersion
vermischt. Dieses Gemisch wurde mit 38,3 Teilen eines
Gemisches von 80 Teilen 2,4- und 20 Teilen 2,6-Toluylendiisocyanat
in einer üblichen Polyurethanmischmaschine, die mit einer Geschwindigkeit von 45 kg/min arbeitete, vermischt.
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BAD ORIGINAL
Di« physikalischen Eigenschaften des «rhaltenen Polyurethanschaumkörpers
sind in Tabelle II zusammengestellt.
B.) Das Verfahren von Teil A.) dieses Beispiels wurde wiederholt,
mit der Abweichung jedoch, daß anstelle des Gemisches von Triol und Diol im Verhältnis 80:S0 da» Polyoxypropylentriol
allein verwendet wurde. Die physikalischen Eigenschaften des erhaltenen Schaumkörpers sind ebenfalls in Tabelle II
zusammengestellt.
T a b e 11 e II
Schaum von Teil A.) |
Schaum von Teil B.) |
|
Dichte, kg/nr | 45 | 45 |
Zugfestigkeit, kg/cm | 0,91 | 1,05 |
Dehnung, % | 250 | 120 |
Reißfestigkeit, kg/cm | 0,6 | 0,35 |
Bleibende Verformung beim Zusammendrücken (Compression Set) 90* 22 Stdn., % 90£ 6 Stdn., % |
8 5 |
2 1 |
Rebound et 75# Penetration^ |
48 | 40 |
909829/1486
BAD
Aus diesen Werten ist die überraschende Verbesserung von
Reißfestigkeit und Dehnung der Soh&ume bei Verwendung eines
Gemisches von Trlol und Diol gemäS der Erfindung statt des
Triols allein ersichtlich. Reißfestigkeit und Dehnung des
Schaums von Teil B)liegen sogar unter den von der Kraftfahrzeugindustrie vorgeschriebenen Mindeotwerten für Autositzpolster.
In diesem Beispiel wird der Einfluß des "SAG"-Paktor· und
der Dispersionsmethode veranschaulicht. Die in Beispiel 1,
Teil A.), verwendeten Gemische von Barytweiß und Polyolgemisch
wurden einmal in einem Lightning-Mischer und das andere Mal
in einer Cowles-Mühle, einem Mischer mit hoher Scherwirkung,
verarbeitet. Beide Gemische wurden etwa 20-30 Minuten in dem Mischer gehalten. Die Polyol-dilsocyanatmasse wurde jedoch
nicht wie in Beispiel 25 auf eine Schäummaschine, sondern in
eine Form für Sltzkisaenpolster gegossen.
Die Rezeptur und die physikalischen Eigenschaften der erhaltenen Schaumkörper sind in Tabelle III zusammengestellt:
909829/14 8 6 bad original
T a be 11 β III
A ) Rezeptur | Teile | Füllstoff |
Komponente | 100 | dleperglert Cowies-MUhIe |
Triol/Diol-Gemisch | 50 | 56 |
Barytweiß | 0,15 | |
S;annooctoat | 0,15 | 18,2 45,8 |
Triäthylendiamin | 0,1 | |
Triethylamin | 0,45 | |
N-Äthylmorpholin | 2,0 | |
Wasser | 5*0 | |
Monofluortrichlormethan | 1 29*8 | |
Toluylen-diisocyanat | 1,1 | |
NOOiOH-Index | Füllstoff disperg. | |
B.) SAG-Faltor von Sitzpolstem | in Lightning- Mischer |
|
55 | ||
DLehte kg/nr | ||
Indentation Load Deflection, | 16,8 42,2 |
|
bei 25^ bei 65$ |
||
SW-Faktor 2,51 2,53
909829/U86
Das Verfahren der Erfindung kann natürlich In mannigfacher
Welse modifiziert werden. Beispielsweise kann auch oder nur
der Dlolantell des Polyolgemlsohes endständige Hydroxyüthylgruppen, die von der Umsetzung des Polydypropylenglykols mit
Äthylenoxyd stammen,enthalten.
809829/1486 8AD original
Claims (4)
1. Einstufenverfahren zur Herstellung eines flexiblen
Polyurethansohaums duroh Umsetzen eines Diisocyanate mit
Wasser und einem Polyolgemlsoh, dae im wesentlichen aus
50*90 Gew.-£ eines Polyoxyelkylent riols mit einem Molekulargewicht von 1000 bis 5000 und einer Hydroxylzahl von 30 bis
170 und 10-50 Gew.·$ eines Polyoxyalkylendiols mit einem *
Molekulargewicht von 1000 bis 3000 und einer Hydroxylzahl von 40*110 besteht,und Einmischen eines Füllstoffes in einer
Menge von wenigstens 5$ des Gesamtgewichtes der Reaktionsteilnehmer» dadurch gekennzeichnet, daß
ein Polyolgemisch mit einem Gesamtgehalt an primären
Hydroxylgruppen von 10 bis 65# und ein PUllstoff« dessen
Teilchen eine größte Abmessung unter 50μ besitzen, verwendet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daS ein Gemisch von Diol und TrIoI mit einem
Gehalt an prlaMren Hydroxylgruppen von 25 bis 50$ bzw. 0 bis
verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet« daS ein Diol oder Triol, vorzugsweise
909829/U86 .
\'GUe Unterlagen (Art 7 § I Ab5.2 Nr. 1 Satz 3 des-XnderungsfiM. v. 4.9.1867) .«im ai
QAO ORIG'NAl-
ein Triolj, mit endständigen Hydroxyalkylengruppen, beisplels·
weise Hydroxyäthylengruppen,verwendet wird.
4. Verfahren naoh einen der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet» daß 20-60£
Füllstoff« bezogen auf das Gesamtgewicht der Reaktionsteilnehmer, dessen Teilchen eine grüßte Abmessung von 2 bis 25μ
haben, verwendet werden.
5· Verfahren naoh einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet· daS als Füllstoff Bariumsulfat verwendet wird.
909829/U86
BAD ORIGINAL
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