DE1719325B2

DE1719325B2 - Verfahren zur Erzielung der VerschweiBbarkeit von elastischen Polyurethanschaumstoffen

Info

Publication number: DE1719325B2
Application number: DE1719325A
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl.-Chem. Dr. Eck; Karl Heinz Dipl.-Chem. Dr. Michl; Hellmuth Dipl.-Chem. Dr. Spes
Original assignee: Wacker Chemie AG
Current assignee: Wacker Chemie AG
Priority date: 1967-08-23
Filing date: 1967-08-23
Publication date: 1975-06-12
Also published as: NL6811994A; BE719875A; FR1578500A; DE1719325A1; CH515949A; GB1217708A

Description

_Ausg_angsprodukte für die Mischpolymerisate eignen nieren mit dem Polyurethanschaumstoff erreicht.

Vh beispielsweise Monomen, die nur eine polymeri- Zudem weisen die Produkte den lästigen Amingeruch

sierbare Gruppe, und zwar die Gruppe -CH = C = , nicht auf. Es ist überraschend, daß eine Mischung

enthalten, z. B. Vinylchlorid, Vinylbromid, Vinyliden- der genannten Polymeren mit den Polyätherurethan-

chlorid, Vinylester von geradkettigen oder verzweigten 5 Schaumstoffen gute Produkte liefert, da eine Ver-

Carbon'säuren C₁ bis C₁₈, wie z. B. Vinylformiat, träglichkeit nicht zu erwarten war.

Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylbutyrat, Vinyllau- Die verfahrensgemäß hergestellten Schaumstoffe

at Vinylstearat, Vinylpivalat, Vinylester eines Säure- lassen sich gut verschweißen. Sie eignen sich auch ' jsches, das vorwiegend aus Säuren, die 9 bis 11 zum Formschäumen, 'wobei entsprechend der ge-Kohlenstoffatome enthalten, besteht und durch die io wünschten Verdichtung Drücke von 1 bis 50, vorallgemeine Formel zugsweise 1 bis 10 atü in der Form auftreten.

Beispiele

**■'' 15 Die Versuche wurden wie folgt durchgeführt:

ι Die als Katalysatoren dienenden Salze wurden in

R" — C — COOH _der angegebenen Menge Wasser gelöst und zusammen

I mit den Polymeren und den anderen Zusätzen in den

R' Polyäther gut eingerührt. Dieser Mischung wurde,

ao soweit angegeben, der Zinnkatalysator zugeführt und schließlich unter Rühren das Polyisocyanat bei Raumtemperatur zugegeben. Die Rührzeit betrug 20 bis

wiedergegeben werden kann, wobei in dieser Formel 25 Sekunden. Bei den Verglfcichsversuchen 6 V, 7 V R' und R" jeweils Alkyl-, Aryl- oder Aralkylreste und und 8 V wurde auf Grund der bei Raumtemperatur R'" einen Alkyl-, Aryl- oder Aralkylrest oder ein >5 festen Konsistenz der eingesetzten Polyester oei Wasserstoffatom bedeuten und die Reste R', R" und Temperaturen von 55 bis 60⁰C gearbeitet R'" oder zwei dieser Reste zusammen zu Ringen ver- In der Tabelle sind die Rezepturen und die physika-

bunden sein können und die Alkylreste jeweils linear, lischen Eigenschaften der erhaltenen ochaumstoöe vpr7weiet oder cyclisch sein können oder Vinyl- zusammengefaßt.

Tenzoat! Olefine, z.B. Äthylen, Propylen, Acryl- 30 Ohne Aminkatalysator ist, wie aus_der Tabelle verbindungen, wie z.B. Methacrylsäure, Methyl- ersichtlich, meist ein Nachtempern des Schaumstoffes methacrylat oder Acrylnitril, sowie ungesättigte Di- nötig. . .__,>„.,,

Snsäuren, wie z. B. Maleinsäure, Fumarsäure, Durch den Zusatz der Polymeren, insbesondere

SSk Mono- oder Diester dieser Säuren, wie von Polyvinylchlorid, wird der Scha umsoffemas z.B. Maleinsäuredimethyl-, -diäthylester oder -di- 35 spröder, was sich yor atomto,⁸^S-n-butylester, Maleinsäuremono-(2-äthylhexyl)-ester, auswirkt, die von etwa 145 auf 50 t s 80/₀■ ™^ru« »säuredimethylester, -diäthylester, -butylester, geht. Die ^*^\^ Έ^ΜηΑ ** -di-(2-äthylhexyl)-ester oder -dilaurylester. Verwend- Druckverformungsrest leiden darunter nicht Das bar sind auch Gemische aus mehr als 2 Monomeren. Raumgewicht wird, w.e zu erwarten war, hohen

Die bei der Schaumstoffherstellung angewandten 4° bin wesentlicher Vorteil ist, daß sich die Maucn Schwermetallkatalysatoren sollten mit den erwähnten, härte bei vergleichbaren Raumgewichten erhöht S^eingewandten Polymerisate üblichen Licht- und Man sieht also, daß trotz der vol ™enen I nver Wärmestabilisatoren verträglich sein. träglichkeit von Polyethern mit Polyvinylchlorid gute,

AlT zinnorganische Verbindungen eignen sich Pro- elastische Schaumstoffe erhalten werden, dui Γaifgemeinen Struktur^ER_nSn(-CO-R)₄-_n, 45 Etwas verträglicher mit den angewandten .PoIyworin bedeutet η = 1 bis 3, R = verzweigte und un- urethanmischungen ist J⁰¹^¹^^¹¹·^"J^

oder unsubstituierter Arylrest, R' = verzweigter und 4,5 - Folienstärke 0 15 mm

phthjlbleitribenzoat oder il-Naphlhylbleitriacetat

■ ^Br^{Nachhei2en trittiedoch ei}°^e

thanschaumstoff mit Polyvinylchloridzusatz und unter Verwendung von Alkalisalz als Katalysator, aber ohne erfindungsgemäßen Zusatz einer zinnorganischen Verbindung hergestellt. Es wurde dabei ein stark geschrumpfter Schaumstoff erhalten.

In Vergleichsbeispiel 4V wurde ein Polyätherurethanschaumstoff mit Polyvinylchloridzusatz und unter Verwendung einer zinnorganischen Verbindung als Katalysator, aber ohne erfindungsgemäß einzusetzende Alkalisalze hergestellt. Der partieJl zusammengefallene Schaumstoff war an einigen Stellen eingerissen.

In Vergleichsbeispiel 5V wurde ein Polyätherurethanschaumstof? unter Verwendung eine»¹ zinnorganischen Verbindung und AUcalisalz als Katalysator, aber ohne ernndungsgemäßen Zusatz von Polyvinylchlorid hergestellt. Der erhaltene Schaum zeigte schlechte mechanische Eigenschaften.

Mit den Vergleichsbeispielen 6V, 7V und 8 V sol] schließlich gezeigt werden, daß Polyesterurethanschaumstoffe im Gegensatz zu Polyätherurethan-Schaumstoffen auch ohne Polyvinylchloridzusatz bereits gute Verschweißbarkeit zeigen.

Tabelle

Erfindungsgeinäße Beispiele
IE 2E

3E

4E

5E

Verzweigter, mit Äthylenoxid modifi- 100 zierter Propylenoxidpolyäther, mittl. Molekulargew. = 480O₁ Hydroxylzahl = 35 (g)

Äthylenglykolpolyadipat. linear, mittl. — Molekulargew. = 2000 (g)

Polypropylenglykol, linear, mittl. Mole- — kulargew. = 2000 (g)

Verpartbares Polyvinylchlorid mit 50

K-Wert 70 (g)

Polyvinylacetat (g)
Di-(2-äthylhexyl)-zinndiacetat (g) Triäthylendiamin (g)
Natriumacetat (g)
Natriumchloracetat (g)
Wasser (g)

Polyäthylen- u. polypropylenoxidmodifiziertes Siliconöl (g)

Wäßrige Fettsäuresulfonatlösung (g) — Wäßrige Emulgatorlösung (g) —

Wäßrige Lösung eines nicht ionogenen — Emulgators (g)

Toluylen-2,4-diisocyanat u. -2,6-diiso- 24 cyanat im Molverh. 80:20 (g)

Raumgewicht (kg/m») 113

Zugfestigkeit (kp/cm») 1,8

Bruchdehnung (%) 55

Stauchhärte bei 40% (p/cm») 400 Druckverformungswert 90%

3d,22°C(%) 1,4

3d,50°C(%) 2,1

Stoßelastizität (%) 53

Schweißnahtfestigkeit (kp/5 cm) 5,15 Nachheizzeit (minVNachheizteinperatur 20/120 100

100

50

32,7

30

—	—	50	—	—
0,2	0,3	0,4	0,4	0,5
0,17	0,3	0,3	0,2	0,15
1,7	2,6	2,6	2,6	3,5
1	1	1	1	1

41

82	79	73	70
1,3	1,2	1,5	1,4
70	105	65	85
310	220	260	250
1,5	5,1	1,7	6,8
2.4	8,2	4,1	10,5
51	49	48	41
4,44	2,95	3,78	4,02
10/130	10'12O	15/120	20/120

Tabelle (Fortsetzung)

	Vergleichsbcispiele	2V	3 V	4V	5V	6V	7V	8V
	IV	100	100	100
Verzweigter, mit Äthylenoxid modifi-	100
: zierter Propylenoxidpolyäther, mittl.
Molekulargew. = 4800, Hydroxyl-
; zahl = 35 (g)		—	—	—	—	100	100	100
j Äthylenglykolpolyadipat, linear, mittl.	—
1 Molekulargew. = 2000 (g)		—	—	—	100	—	—	—
ι Polypropylenglykol, linear, mittl. MoIe-	—
I kulargew. = 2000 (g)		30	30	30	—	—	—	—
Verpartbares Polyvinylchlorid mit	—
K-Wert 70 (g)		—	—	—	—	—	—	—
Polyvinylacetat (g)	—	0,4	—	0,4	1,0	0,03	0,06	0,06
Di-(2-äthylhexyl)-zinndiacetat (g)	1	0,2	—	—	—	0,05	—	—
Triäthylendiamin (g)	0,1	—	—	—	—	—	—	0,25
Natriumacetat (g)	—	—	0,2	—	0,3	—	0,25	—
Natriumchloracetat (g)	—	2,6	2,6	2,6	2,0	2,0^l)	2.2¹)	2.2¹)
Wasser (g)	1,7	1	1	1	1,5	—	—	—
Polyäthylen- u. polypropylenoxidmodi-	1
fiziertes Siliconöl (g)		—	—	—	—	—	1.3	1,3
Wäßrige Fettsäuresulfonatlösung (g)	—	—	—	—	—	2,0	—	—
Wäßrige Emulgatorlösung (g)	—	—	—	—	—	2,0	1,7	1,7
Wäßrige Lösung eines nicht ionogenen	—'	32,7	32,7	32,7	30	30	30	30
Toluylen-2,4-diisocyanat u. -2,6-diiso- ·	24
cyanat im Molverh. 80:20 (g)		74	992)	89³)	37	45	98	90
Raumgewicht (kg/m³)	53	1,4	1,6	0,8	0,4	4,0	3,2	2,6
Zugfestigkeit (kp/cm²)	1,3	75	80	45	110	500	420	360
Bruchdehnung (%)	145	250	270	270	—	—	—	—
Stauchhärte bei 40% (p/cm²)	73
Druckverformungswert 90%		—	—	—	—	—	—	—
3d,22°C(%)	2,8	—	—	—	—	—	—	—
3d,50°C(%)	2,5	50	34	43	—	—	—	—
Stoßelastizität (%)	54	3,84	3,81	3,95	0,66	3,84	2,75	3,78
Schweißnahtfestigkeit (kp/5 cm)	0,66	15/120«)	15/120	15/120	—/—	—/—	—/—	—/-
Nachheizzeit (min)/Nachheiztemperatur	—/—
(⁰C)

^l) Das in den Emulgatoren enthaltene Wasser ist hier mitberiicksichtigt.

*) Der Schaumstoff ist staik geschiumpft.

*) Der Schaumstoff ist etwas zusammengefallen und an einigen Stellen gerissen.

♦) Beim Nachheizen verfärbte sich der Schaumstoff violett.

Claims

1 O 2 ^ Wasserstoffatome aufweisen, mit Polyisocyanaten, Patentansprüche: Wasser, Katalysatoren und gegebenenfalls mit Zusatz stoffen, wie z. B. uiedermolekularen Polyolen, Amino-

1. Verfahren zur Erzielung der Verschweißbar- alkoholen und/oder Polyaminen, Siliconölen, Farbkeit von elastischen Polyurethanschaumstoifen, 5 stoffen, Flammschutzmitteln, Füllstoffen, Porenregdie durch Umsetzung von aliphatischen Poly- lern, ist bekannt. Es gehört weiterhin zum Stande äthern/ die mindestens 2, aber je 1000 Molekular- der Technik, daß die Verschäumung auch ohne gewichtseinheiten nicht mehr als 3 reaktionsfähige Zusatz von tertiären Aminen als Katalysatoren Wasserstoffatome von 700 bis 10000 aufweisen, durchgeführt werden kann, wobei letztere durch mit^Polyisocyanaten und Wasser in Gegenwart io andere, alkalisch reagierende Verbindungen, wie von Katalysatoren, gegebenenfalls unter Verwen- beispielsweise Natriumstearat, Natri-: acetat oder dung von niedermolekularen Polyolen, Poly- Soda, ersetzt werden können.

aminen, Porenreglern, Schaumstabilisatoren, Die auf diese Weise erhaltenen Schaumstoffe sind

Weichmachern, Licht- und Wärmestabilisatoren jedoch nicht oder höchstens nur sehr ungenügend und anderen Zusatzstoffen, gegebenenfalls unter 15 verschweißbar, insbesondere wenn als Polyolkomerhöhtem Druck und erhöhter Temperatur, her- ponente ein Polyäther eingesetzt wird, gestellt worden sind, dadurch gekenn- Eine Verbesserung der Hochfrequenzverschweiß-

zeichnet, daß man zur Herstellung solcher barkeit von Polyesterurethanschaumstoffen, wie sie Polyätherurethanschaumstoffe als Katalysatoren beispielsweise nach der DT-PS10 72 381 erhalten zinn- und/oder bleiorganische Verbindungen und 20 werden, wird laut der DT-AS 12 46 299 durch Nach-Alkalisalze organischer Säuren mit einem pH- behandlung des Polyesterschaumstoffes mit wasser-Wert unter 8,0 verwendet und daß 10 bis 50%, ' freien Lösungen von alkalisch reagierenden Mitteln bezogen auf das Fertigprodukt, pulverisiertes in niederen Alkoholen und anschließende Neulralisa-PoIyvinylacetat oder Polyvinylchlorid oder Co- tion mit verdünnter wäßriger Säure erreicht, polymerisate mit einem Anteil von mindestens 25 Dieses Verfahren läßt sich aber auf Polyäther-50% Polyvinylacetat und/oder Polyvinylchlorid urethanschaumstoffe auf Grund ihres höheren Schmelzin die zu verschäumende Mischung für diese punktes und ihrer geringen Klebrigkeit am Schmelz-Schaumstoffe mit eingerührt werden. punkt nicht übertragen. Aufgabe der Erfindung war

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- es deshalb, Zusatzstoffe und Katalysatoren aufzuzeichnet, daß als zinnorganische Verbi jungen 30 zeigen, die es ermöglichen, auch Polyätherurethan-Produkte der allgemeinen Struktur schaumstoffe mit Hochfrequenz zu verschweißen.

Es wurde nun ein Verfahren gefunden zur Erzielung

R„Sn(— CO- R)₄-n der Verschweißbarkeit von elastischen Polyurethan

schaumstoffen, die durch Umsetzung von aliphatischen

verwendet werden, worin bedeutet n = l bis 3, 35 Polyäthem, die mindestens 2, aber je 1000 Molekular-IR = verzweigte und unverzweigte Alkylreste mit gewichtseinheiten nicht mehr als 3 reaktionsfähige C₁ bis C₁₈. Wasserstoffatome und Molekulargewichte von 700 bis

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch 10000 aufweisen, mit Polyisocyanaten und Wasser gekennzeichnet, daß als bleiorganisohe Verbin- in Gegenwart von Katalysatoren, gegebenenfalls unter (düngen Substanzen der allgemeinen Struktur 40 Verwendung von niedermolekularen Polyolen, PoIy-RPb(—CO-R')₃ verwendet werden, worin be- aminen, Porenregiern, Schaumstabilisatoren, Weichdeutet R = substituierter oder unsubstituierter machern, Licht- und Wärmestabilisatoren und an-Arylrest, R' = verzweigte und unverzweigte Alkyl- deren Zusatzstoffen, gegebenenfalls unter erhöhtem feste mit Ci bis C₁₈ und/oder substituierte oder un- Druck und erhöhter Temperatur, hergestellt worden substituierte Arylreste. 45 sind. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch zur Herstellung solcher Polyätherurethanschaumstoffe gekennzeichnet, daß als Alkaliverbindungen Na- als Katalysatoren zinn- und/oder bleiorganische Vcrtriumchloracetat und/oder Natriumdichloracetat bindungen und Alkalisalze organischer Säuren mit bzw. die entsprechenden Kaliumverbindungen einem pH-Wert unter 8,0 verwendet und daß 10 bis verwendet werden. 50 50%, bezogen auf das Fertigprodukt, pulverisiertes

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch Polyvinylacetat oder Polyvinylchlorid oder Copolygekennzeichnet, daß als zusätzliche Copolymeri- merisate mit einem Anteil an mindestens 50% PoIy-Satanteile Vinylester von geradkettigen und ver- vinylacetat und/oder Polyvinylchlorid in die zu verfcweigten Carbonsäuren mit einer Kohlenstoff- schäumende Mischung für diese Schaumstoffe mit tahl von 3 bis 18, Acrylverbindungen, ungesättigte 55 eingerührt werden.

Carbonsäuren bzw. deren Mono- oder Diester Als Polyäther eignen sich alle bekannten linearen

Sowie Olefine verwendet werden. und verzweigten Polyäther und Mischpolyäther z. B.

aus Äthylenoxid, Propylenoxid, Trimethylenoxid oder Tetrahydrofuran.

■ 60 Geeignete Isocyanate sind beispielsweise Chlor-2,4- oder Chlor-2,6-diisocyanat, Toluylen-2,4- oder -2,6-di-

isocyanat, Äthylbenzoldiisocyanat, 4,4'-Diisocyanato-

diphenylmethan einzeln oder im Gemisch.

An Stelle von reinem Polyvinylchlorid und PoIy-

65 vinylacetat können auch Mischpolymerisate eingesetzt

werden, wobei der Vinylchlorid- und/oder Vinyl-

Die Herstellung von Polyurethanschaumstoffen aus acetatgehalt, der als Ausgangsmaterial verwendeten Verbindungen, die mindestens 2 reaktionsfähige monomeren Gemische über 50% betragen muß. Als