DE19748210A1 - Polyurethane mit Kohlenhydratbausteinen - Google Patents

Polyurethane mit Kohlenhydratbausteinen

Info

Publication number
DE19748210A1
DE19748210A1 DE19748210A DE19748210A DE19748210A1 DE 19748210 A1 DE19748210 A1 DE 19748210A1 DE 19748210 A DE19748210 A DE 19748210A DE 19748210 A DE19748210 A DE 19748210A DE 19748210 A1 DE19748210 A1 DE 19748210A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
component
carbohydrate
foam
polyol
polyurethane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19748210A
Other languages
English (en)
Other versions
DE19748210B4 (de
Inventor
Alireza Haji Dr Begli
Guenter Keller
Joerg Dr Kowalczyk
Joern Dr Kuester
Markwart Dr Kunz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KOESTER, JOERN, 74074 HEILBRONN, DE
Suedzucker AG
Kleiberit SE and Co KG
Original Assignee
Suedzucker AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suedzucker AG filed Critical Suedzucker AG
Priority to DE19748210A priority Critical patent/DE19748210B4/de
Priority to EP98120124A priority patent/EP0913415B1/de
Priority to DE59812021T priority patent/DE59812021D1/de
Priority to ES98120124T priority patent/ES2227755T3/es
Priority to AT98120124T priority patent/ATE277959T1/de
Publication of DE19748210A1 publication Critical patent/DE19748210A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE19748210B4 publication Critical patent/DE19748210B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/65Low-molecular-weight compounds having active hydrogen with high-molecular-weight compounds having active hydrogen
    • C08G18/66Compounds of groups C08G18/42, C08G18/48, or C08G18/52
    • C08G18/6666Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52
    • C08G18/667Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52 with compounds of group C08G18/32 or polyamines of C08G18/38
    • C08G18/6674Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52 with compounds of group C08G18/32 or polyamines of C08G18/38 with compounds of group C08G18/3203
    • C08G18/6677Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52 with compounds of group C08G18/32 or polyamines of C08G18/38 with compounds of group C08G18/3203 having at least three hydroxy groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/64Macromolecular compounds not provided for by groups C08G18/42 - C08G18/63
    • C08G18/6484Polysaccharides and derivatives thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/65Low-molecular-weight compounds having active hydrogen with high-molecular-weight compounds having active hydrogen
    • C08G18/66Compounds of groups C08G18/42, C08G18/48, or C08G18/52
    • C08G18/6603Compounds of groups C08G18/42, C08G18/48, or C08G18/52 with compounds of group C08G18/32 or polyamines of C08G18/38
    • C08G18/6607Compounds of groups C08G18/42, C08G18/48, or C08G18/52 with compounds of group C08G18/32 or polyamines of C08G18/38 with compounds of group C08G18/3203
    • C08G18/6611Compounds of groups C08G18/42, C08G18/48, or C08G18/52 with compounds of group C08G18/32 or polyamines of C08G18/38 with compounds of group C08G18/3203 having at least three hydroxy groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2110/00Foam properties
    • C08G2110/0008Foam properties flexible
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2110/00Foam properties
    • C08G2110/0016Foam properties semi-rigid
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2110/00Foam properties
    • C08G2110/0025Foam properties rigid
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2110/00Foam properties
    • C08G2110/0033Foam properties having integral skins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2110/00Foam properties
    • C08G2110/0041Foam properties having specified density
    • C08G2110/0058≥50 and <150kg/m3
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2110/00Foam properties
    • C08G2110/0041Foam properties having specified density
    • C08G2110/0066≥ 150kg/m3

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel­ lung von Polyurethanen, die mittels dieser Verfah­ ren hergestellten Polyurethane sowie die diese Po­ lyurethane enthaltenden Produkte.
Polyurethane sind vielseitig einsetzbare Kunststof­ fe. Sie sind durch Polyaddition von Di- oder Poly­ isocyanaten (sog. B-Komponente) mit Verbindungen, die mindestens zwei reaktive Wasserstoffatome ent­ halten, herstellbar. Dazu gehören Verbindungen, welche Hydroxyl- oder Aminogruppen enthalten. Dies können Diole oder Diamine, aber auch Polyole oder Polyamine bzw. sonstige mit Hydroxyl- bzw. Amino­ gruppen substituierte Polymere, insbesondere Poly­ esterpolyole sein. Diese Verbindungen werden übli­ cherweise zusammen mit Additiven wie Wasser, Kata­ lysatoren, Stabilisatoren, Treibmitteln und/oder Flammschutzmitteln gemischt. Die jeweilige Mischung wird als A-Komponente bezeichnet.
In Abhängigkeit von den in der A- und B-Komponente eingesetzten Verbindungen und dem Mengenverhältnis zwischen A- und B-Komponente variiert die Struktur des resultierenden Polymers. Daher umfaßt der Be­ griff Polyurethane Kunststoffe, deren Polymer­ rückgrat Urethan-, Harnstoff-, Allophanat-, Biu­ ret-, Isocyanurat- und Carbodiimid-Gruppen enthält.
Zur Erfüllung der Brandschutzanforderungen, z. B. nach DIN 4102 B1/B2, müssen Polyurethane Flamm­ schutzmittel enthalten. Die gängigen Flammschutz­ mittel sind im wesentlichen spezielle anorganische Verbindungen, halogenierte organische Verbindungen sowie ggf. halogenierte organische Phosphorverbin­ dungen. Gängige Beispiele sind Dibromneopentylgly­ kol, Ammoniumpolyphosphat, Dimethylmethylphosphonat oder Melamin.
Ein gravierender Nachteil dabei ist, daß diese Sub­ stanzen Reizstoffe oder gar toxische Stoffe sind. Bei einem Brand entwickeln sich insbesondere aus halogenhaltigen Verbindungen ätzende und giftige Dämpfe. Außerdem beeinträchtigen die nicht­ reaktiven Flammschutzmittel die physikalischen Ei­ genschaften der Polyurethane, so daß die Zugabe ad­ äquater Mengen Probleme bereitet.
Es ist schon lange bekannt, daß durch den Einbau von Stärke in das Polymer Polyurethane mit verbes­ serten Eigenschaften, insbesondere betreffend die Härte und die Entflammbarkeit, erhältlich sind. Es ist auch bekannt, daß Stärke flammhemmend wirkt bzw. die Wirkung der gängigen Flammschutzmittel synergistisch verstärkt. Problematisch ist jedoch, daß unmodifizierte Stärke sich nur schlecht verar­ beiten läßt. Es wird daher üblicherweise modifi­ zierte Stärke eingesetzt.
Aus der DE-AS 11 76 358 ist ein Verfahren zur Her­ stellung von Polyurethanen aus Diisocyanaten mit polyalkoxylierten Polyhydroxylverbindungen, nämlich polyalkoxylierte Saccharpse, als A-Komponente be­ kannt.
Aus den DE 195 46 367 A1 und DE 195 46 371 A1 sind Verfahren zur Herstellung von Isocyanat-Prepolymer- Mischungen bekannt, die wiederum zur Herstellung von Polyurethanen verwendet werden können. Dabei werden zunächst Diisocyanat und teilweise abgebaute native Stärke sowie Polyhydroxyle zu einer Prepoly­ mer-Mischung umgesetzt, die dann weiterverarbeitet wird.
Nachteilig daran ist die aufwendige Verarbeitung der Stärke, die immer mindestens einen zusätzlichen Verfahrensschritt (Modifizierung, Herstellung von Prepolymeren) erfordert.
Aus der WO 83/02120 ist es allerdings bekannt, un­ modifizierte Kohlenhydrate zur Herstellung von Po­ lyurethanschäumen einzusetzen. Diese Druckschrift beschreibt den vollständigen Ersatz der syntheti­ schen Polyol-Komponente durch ein Kohlenhydrat. Die beschriebenen Polyurethanschäume werden durch Reak­ tion einer Polyisocyanat-Komponente mit einem Koh­ lenhydrat in wäßrigem Medium hergestellt. Als nach­ teilig erweist sich, daß durch die Anwesenheit von Wasser während der Reaktion nur zellige Polyuretha­ ne erhalten werden können, da ein durch das Wasser bedingtes Aufschäumen während der Reaktion auf­ tritt. Zudem liegt keine homogene Verteilung des eingesetzten Kohlenhydrats im hergestellten Polyu­ rethanschaum vor.
Auch das US-Patent 4,291,129 beschreibt die Her­ stellung von Polyurethanschäumen, wobei eine Poly­ isocyanat-Komponente mit einem Polyol und einer wäßrigen Lösung eines Kohlenhydrats in Verbindung gebracht wird. Auch hier erweist sich als nachtei­ lig, daß nicht-zellige oder mikrozelluläre Polyu­ rethane aufgrund des stattfindenden Aufschäumens während der Reaktion nicht hergestellt werden kön­ nen und daß keine gleichmäßige Verteilung des Koh­ lenhydrats im Polyurethan stattfinden kann.
Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Polyu­ rethanen bereitzustellen, das die vorgenannten Nachteile überwindet, insbesondere zu einem Produkt führt, bei dem die meist teuere Polyolkomponente und/oder das gegebenenfalls eingesetzte meist gif­ tige Flammschutzmittel zumindest teilweise durch ein leicht erhältliches, ungiftiges Kohlenhydrat ersetzt wird, und wobei das Kohlenhydrat homogen in dem erhaltenen Polyurethan verteilt wird.
Der Erfindung liegt auch das technische Problem zu­ grunde, Polyurethane und daraus hergestellte Pro­ dukte bereitzustellen, die aufgrund des in ihnen enthaltenen unmodifizierten Kohlenhydrats und sei­ ner homogenen Verteilung verbesserte Eigenschaften aufweisen und zudem billiger erhältlich sind.
Die Lösung dieses technischen Problems wird durch die Lehre gemäß des Hauptanspruchs und die dadurch hergestellten Polyurethane sowie die diese Polyu­ rethane enthaltenden Produkte bereitgestellt.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Polyurethans aus einer Po­ lyol-Komponente, einer Isocyanat-Komponente und ei­ ner Kohlenhydratkomponente, wobei die Kohlenhydrat­ komponente in eine fein vermahlene Form mit einer durchschnittlichen Korngröße von <50 µm, besonders bevorzugt <30 µm, überführt, die Kohlenhydratkompo­ nente unter Bildung einer Suspension in eine Trä­ gerkomponente eingebracht und anschließend mit den übrigen Komponenten zur Herstellung des Polyuret­ hans vermischt wird. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein vorge­ nanntes Verfahren, wobei die Trägerkomponente ein organisches Medium ist, insbesondere ein flüssiges organisches Medium, welches Bestandteil der Rohfor­ mulierung ist beziehungsweise mehrere Komponenten der Rohformulierung zur Herstellung des Polyuret­ hans enthält. In besonders vorteilhafter Weise be­ trifft die Erfindung ein vorgenanntes Verfahren, wobei in dem Verfahren zur Herstellung eines Polyu­ rethans, vorzugsweise der Polyol-Komponente, zu­ sätzlich ein Flammschutzmittel zugegeben wird.
Die Erfindung weist gemäß den obenbeschriebenen Ausführungsformen insbesondere den Vorteil auf, daß die eingesetzte Kohlenhydratkomponente, die in be­ sonders bevorzugter Weise unmodifiziert vorliegt, das heißt direkt aus natürlichen Quellen gewonnen werden kann, die vielfach teueren und giftigen or­ ganischen Komponenten, insbesondere die Polyol- Komponente und das Flammschutzmittel zumindest teilweise ersetzen. Die eingesetzten Mengen an Po­ lyol-Komponente und/oder Flammschutzmittel können aufgrund der erfindungsgemäßen Verfahrensweise er­ heblich reduziert werden, was zu einer Verbilligung des erhaltenen Produktes führt. Aufgrund der erfin­ dungsgemäß vorgesehenen Verfahrensweise, die ein besonders feines Vermahlen der Kohlenhydratkompo­ nente und vorzugsweise das Einbringen der Kohlenhy­ dratkomponente in ein vorzugsweise flüssiges orga­ nisches Medium vorsieht, kann eine besonders homo­ gene Verteilung des Kohlenhydrats im erhaltenen Po­ lyurethan erreicht werden, wobei das Kohlenhydrat im erhaltenen Polyurethan teilweise eingekapselt, teilweise aber auch in gebundener Form vorliegt. Die erfindungsgemäß vorgesehene Verwendung einer Kohlenhydrat-Komponente, insbesondere von Saccharo­ se, zur Herstellung von Polyurethanen, insbesondere Polyurethanhartschäumen in Gegenwart von insbeson­ dere phosphorhaltigen Flammschutzmitteln, ermög­ licht eine drastische Verminderung der zur Erfül­ lung der Brandnormen, zum Beispiel DIN 4102 B1 und B2, erforderlichen Flammschutzmittel. Die Verwen­ dung der erfindungsgemäß einzusetzenden Kohlenhy­ drat-Komponenten ersetzt so teuere teils giftige, teils gesundheitsschädliche Flammschutzmittel, ver­ bessert den Langzeit-Flammschutz und führt im Ver­ gleich zum Einsatz erheblich größerer Mengen kon­ ventioneller Flammschutzmittel zu deutlich verbes­ serten physikalischen Eigenschaften der erhaltenen Produkte. Die feinvermahlene Kohlenhydrat- Komponente wird in Gegenwart von phosphorhaltigen Flammschutzmitteln, wie zum Beispiel chlorierten und unchlorierten Phosphatestern, rotem Phosphor, im Brandfall dehydratisiert und bildet eine den Schaumstoff schützende Kohlenschicht. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren feinvermahlene Kohlen­ hydratschicht führt aufgrund ihrer sehr großen spe­ zifischen Oberfläche zu einer sehr schnellen Aus­ bildung der Verkohlung und schützt so ausgesprochen gut. Einer der wesentlichen Gesichtspunkte dabei ist, daß die Kohlenhydrat-Komponente nicht voll­ ständig in die Polyurethanmatrix eingebaut wird, sondern vielmehr auch gekapselt im Produkt vor­ liegt.
Aufgrund der erfindungsgemäß vorgesehenen Vorge­ hensweise, die Kohlenhydratkomponente nicht in wäß­ riger Phase, sondern in Form einer Suspension in einem flüssigen organischen Medium einzubringen, ergibt sich der weitere Vorteil, daß in diesem Ver­ fahrensstadium kein beziehungsweise nur wenig Was­ ser in die Reaktionsmischung eingetragen wird, so daß ein in bestimmten Ausführungsformen unerwünsch­ tes Aufschäumen sowie eine Hydrolyse der Polyol- Komponente vermieden und der Harnstoffgehalt im er­ haltenen Produkt reduziert wird. Es ergibt sich schließlich der weitere Vorteil, daß aufgrund der Möglichkeit, im erfindungsgemäßen Verfahren auf den Einsatz von Wasser zu verzichten, nicht-zellige oder mikrozelluläre Polyurethane erhalten werden können, die Kohlenhydrate, vorzugsweise in unmodi­ fizierter Form, in homogener Verteilung enthalten. Derartige nicht-zellige oder mikrozelluläre Polyu­ rethane sind bisher nicht bekannt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Kohlenhydratkomponente Glucose, Fructose, Puderzucker, Saccharose, Inulin, Stärke, ein Zuckeralkohol, Sorbit, abgebaute Cellulose oder ähnliches eingesetzt. In einer besonders bevorzug­ ten Ausführungsform der Erfindung wird ein auch als Isomalt oder Palatinit® bekanntes nahezu äquimola­ res Gemisch aus 1,1-GPM (1-O-α-D-Glucopyranosyl-D- mannit) und 1,6-GPS (6-O-α-D-Glucopyranosyl-D- sorbit) als Kohlenhydratkomponente eingesetzt. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird als Kohlenhydratkomponente ein Gemisch aus 1,6-GPS, 1,1-GPM und 1,1-GPS (1-O-α-D-Glucopyranosyl-D- sorbit) eingesetzt, welches gegebenenfalls zusätz­ lich Mannit, Sorbit und/oder Oligomere enthält. Ein derartiges Gemisch ist beispielsweise in der EP 0 625 578 B1 beschrieben. Die Mengenverhältnisse von 1,1-GPM zu 1,6-GPS beziehungsweise von 1,1-GPM zu 1,1-GPS zu 1,6-GPS können aber je nach Anwendungs­ zweck gewählt werden, beispielsweise können 1,1-GPM angereicherte oder 1,6-GPS angereicherte Gemische gemäß der DE 195 32 396 C2 verwendet werden.
Als erfindungsgemäß geeignete Kohlenhydrat- Komponente sind insbesondere Oligosaccharide und/oder Polysaccharide mit reduziertem Molekular­ gewicht, insbesondere teilweise abgebaute natürli­ che Polysaccharide, z. B. aus nativen Stärken, be­ vorzugt. Teilweise abgebaute Stärken sind kommerzi­ ell kostengünstig verfügbar und werden auf einfache Art und Weise über sauren oder enzymatischen Abbau aus nativen Stärken gewonnen. Der Abbaugrad wird im allgemeinem durch den Dextrose-Äquivalentwert (DE- Wert) beschrieben, wobei vollständig zu Dextrose abgebaute Stärke einen DE-Wert von 100 besitzt. Un­ ter dem DE-Wert versteht man den prozentualen Ge­ halt an reduzierenden Zuckern berechnet als D- Glucose in der Trockensubstanz. Während native Stärken im Molekulargewichtsbereichs 105 bis 108 liegen, entspricht ein DE-Wert von 20 einem Moleku­ largewicht von 102 bis 105. Bevorzugt sind aus na­ tiven Stärken gewonnene Oligosaccharide mit Dextro­ se-Äquivalentwerten von 5 bis 50 insbesondere von 10 bis 30.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die Kohlenhydratkomponenten in Form eines wasserreduzierten Fondants verwendet werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sieht die Erfindung insbesondere vor, daß 5 bis 35 Ge­ wichtsprozent der Komponente A, das heißt der Po­ lyol-Komponente plus eventueller Zusatzkomponenten, und/oder 10 bis 70 Gewichtsprozent des Flammschutz­ mittels durch die erfindungsgemäß einzusetzende Kohlenhydratkomponente ersetzt werden. Dabei wird die Kohlenhydratkomponente in vorteilhafter Weise direkt in trockener, pulverförmiger oder teilweise in organischen Komponenten gelöst beziehungsweise suspendierter Form in die Formulierung zur Herstel­ lung des Polyurethans eingebracht. Eine vorherige chemische Derivatisierung oder Vorverarbeitung ist nicht nötig.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird die Kohlenhydratkomponente zur Herstellung der feinver­ mahlenen Form vor Vermischen mit den weiteren Kom­ ponenten zur Herstellung des Polyurethans trocken vermahlen. Die trockene Vermahlung kann in dafür geeigneten Mühlen, zum Beispiel Sichtermühlen, un­ ter dafür eingestellten Konditionierungsbedingungen beziehungsweise unter Zusatz von Anticaking- Mitteln, wie zum Beispiel Calciumphosphat, Calcium­ hydrogensulfat, Maltodextrinen, Isomalt und der­ gleichen erfolgen. Es ist auch möglich, die Feinan­ teile durch Sichten (Windsichten) von zum Beispiel konditioniertem Puderzucker, eventuell unter Zugabe von Anticaking-Mitteln, von den unerwünschten Re­ stanteilen abzutrennen und diese Feinfraktion für die Herstellung der Formulierung zu verwenden. Die so fein vermahlene Kohlenhydratkomponente wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung in einer oder mehreren flüssigen Bestandteilen, das heißt insbesondere einem oder mehreren flüssigen organischen Medien, zum Beispiel der Polyol- Komponente, dem Flammschutzmittel oder/und der Isocyanat-Komponente suspendiert. Unter Zugabe der weiteren für die Polyurethan-Herstellung erwünsch­ ten oder notwendigen Zusatzstoffe wird die fertige Formulierung, also die Reaktionsmischung, gemischt. Die Homogenisierung erfolgt bevorzugt mit Dispen­ sern, wobei Zusätze, die auch bereits bei der Ver­ mahlung eingesetzt werden können, zur Stabilisie­ rung der Dispersion noch beitragen können.
Ein weiterer, erfindungsgemäß vorteilhafter Weg zur Herstellung der fein vermahlenen Kohlenhydratkompo­ nente und zum Einbringen in eine Suspension der Trägerkomponente, das heißt vorteilhafterweise des flüssigen organischen Mediums, kann durch Naßver­ mahlung erfolgen, zum Beispiel in einem oder mehre­ ren flüssigen Bestandteilen der Polyol- oder Isocyanat-Komponente oder dem Flammschutzmittel. Insbesondere kann die Kohlenhydratkomponente in ei­ nem Polyetherpolyol, einem Polyesterpolyol, Glykol, einem Flammschutzmittel, einem physikalischen Treibmittel oder in einem bezüglich Isocyanat nicht reaktivem Trägermittel dispergiert werden, wobei zur Verbesserung der Benetzung weiterhin Tenside, Schaumstabilisatoren sowie Dispergiermittel wie zum Beispiel pyrogene Kieselsäure zugegeben werden kön­ nen. Die so hergestellten Dispersionen mit einem Kohlenhydratgehalt von 10 bis 70 Gewichtsprozent, bevorzugt von zirka 50 Gewichtsprozent, werden mit Hilfe einer Kugel- beziehungsweise Perlmühle im Naßmahlverfahren auf die erforderliche Korngröße von <50 µm, vorzugsweise <30 µm, vermahlen. Zu dieser Kohlenhydrat-Dispersion werden dann die noch not­ wendigen Komponenten wie zum Beispiel Polyether-, Polyesterpolyole, Stabilisatoren, Katalysatoren, Wasser und/oder Treibmittel dazugemischt.
Aufgrund der erfindungsgemäß vorgesehenen kleinen Korngröße wird eine sehr homogene Verteilung der Kohlenhydrat-Komponente im Reaktionsgemisch (A- und B-Komponente) und damit im ausreagierten Polyuret­ han, beispielsweise einem Hart- oder Weichschaum, mikrozellulären Schaum, Elastomer oder Gießharz er­ reicht. Die Wechselwirkungsfläche für chemische Vernetzung beziehungsweise physikalische Wechsel­ wirkungen wie zum Beispiel Wasserstoffbrückenbin­ dungen oder van der Waals-Kräfte der OH-Gruppen ist im Vergleich zu größeren Kohlenhydratpartikeln dra­ stisch erhöht und führt zu einer Verbesserung der physikalischen Werte. Der oft für Polyurethanschäu­ me beobachtete Verlust der mechanischen Werte bei Beimengung von Feststoffen, zum Beispiel gekapsel­ tem rotem Phosphor, tritt erfindungsgemäß nicht auf. Der ausgeprägte Synergismus mit insbesondere flüssigen phosphorhaltigen Flammschutzmitteln ist ebenfalls auf die sehr feine erfindungsgemäß vorge­ sehene Korngröße zurückzuführen. Die feine Vermah­ lung bis auf Korngrößen <50 µm führt zudem im Vis­ kositätsbereich der organischen Trägerkomponente ab zirka 1000 mPa.s zu Dispersionen, die tagelang sta­ bil sind. Die kohlenhydrathaltigen Komponenten A und B sind auf allen herkömmlichen Hoch- und Nie­ derdruckmaschinen zur Herstellung von Polyurethanen einsetzbar.
Die Erfindung sieht auch vor, daß der Polyol- Komponente, wie bereits erwähnt, weitere Komponen­ ten wie Schaumstabilisatoren, insbesondere auf Po­ lysiloxanbasis, Wasser, Treibmittel, Katalysatoren Kettenverlängerungs- und/oder Vernetzungsmittel und/oder oberflächenaktive Mittel zur Herstellung der sogenannten A-Komponente hinzugegeben werden. Zudem können, wie bereits erläutert, in bevorzugter Weise herkömmliche Flammschutzmittel in die Polyol- Komponente eingebracht werden, deren Anteil durch die Verwendung der erfindungsgemäß einzusetzenden Kohlenhydratkomponente mit ihrer flammhemmenden Wirkung erheblich reduziert werden kann.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter der Polyol-Komponente eine hydroxylgruppehal­ tige Verbindung verstanden.
Derartig geeignete Polyhydroxylverbindungen weisen vorteilhafterweise eine Funktionalität von 2 bis 8 und eine Hydroxylzahl von 25 bis 1800 auf und be­ stehen vorzugsweise aus Polyhydroxylverbindungen, die insbesondere ausgewählt sind aus der Gruppe der Polythioetherpolyole, Polyesteramide, hydroxylgrup­ penhaltigen Polyacetale, hydroxylgruppenhaltigen aliphatischen Polycarbonate, Polyesterpolyole, po­ lymermodifizierten Polyetherpolyole, vorzugsweise Polyetherpolyole und Mischungen aus mindestens zwei der genannten Polyhydroxylverbindungen.
Zur Herstellung von flexiblen PU(Polyurethan)- Schaumstoffen werden erfindungsgemäß Polyhydroxyl­ verbindungen, mit einer Funktionalität von vorzugs­ weise 2 bis 3 und einer Hydroxylzahl von vorzugs­ weise 30 bis 80 und zur Herstellung von harten PU- Schaumstoffen Polyhydroxylverbindungen, mit einer Funktionalität von 3 bis 8 und insbesondere 3 bis 6 und einer Hydroxylzahl von vorzugsweise 100 bis 500 bevorzugt.
Als Polyhydroxylverbindungen werden vorzugsweise lineare und/oder verzweigte Polyesterpolyole und insbesondere lineare und/oder verzweigte Polyoxyal­ kylenpolyole verwendet, wobei Polyhydroxylverbin­ dungen aus nachwachsenden Rohstoffen und/oder che­ misch modifizierten nachwachsenden Rohstoffen ins­ besondere bevorzugt sind.
Erfindungsgemäß werden auch als Polyhydroxylverbin­ dungen polymermodifizierte Polyoxyalkylenpolyole, Polyoxyalkylenpolyoldispersionen und andere hy­ droxylgruppenhaltige Polymere und Polykondensate mit den vorgenannten Funktionalitäten und Hydroxylzahlen eingesetzt, beispielsweise Poly­ esteramide, Polyacetale und/oder Polycarbonate, insbesondere solche, die aus Diphenylcarbonat und Hexandiol-1,6 durch Umesterung hergestellt sind, oder Mischungen aus mindestens zwei der genannten höhermolekularen Polyhydroxylverbindungen.
Erfindungsgemäß bevorzugte Polyesterpolyole werden insbesondere aus organischen Dicarbonsäuren mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen vorzugsweise aliphatische Dicarbonsäuren mit 4 bis 6 Kohlenstoffatomen und mehrwertigen Alkoholen vorzugsweise Alkandiolen mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, Dialkylenglykolen und/oder Al­ kantriolen mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen herge­ stellt. Erfindungsgemäß eingesetzte Dicarbonsäuren sind beispielsweise: Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Korksäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Decandicarbonsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure und Terephthalsäure. Die Dicarbonsäuren können dabei sowohl einzeln als auch im Gemisch verwendet werden. Anstelle der Di­ carbonsäuren können auch die entsprechenden Carbon­ säurederivate wie z. B. Dicarbonsäureester von Alko­ holen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder Dicarbon­ säureanhydride eingesetzt werden. Vorzugsweise ver­ wendet werden Dicarbonsäuregemische aus Bernstein-, Glutar-, und Adipinsäure im Mengenverhältnis von beispielsweise 20 bis 35 : 35 bis 50 : 20 bis 32 Gew.- Teilen und insbesondere Adipinsäure. Als zwei und mehrwertige Alkohole, insbesondere Alkandiole und Dialkylenglykole können erfindungsgemäß eingesetzt werden: Ethandiol, Diethylenglykol, 1,2- bzw. 1,3- Propandiol, Dipropylenglykol, 1,4-Butandiol, 1,5- Pentandiol und 1,6-Hexandiol.
Eingesetzt werden können ferner Polyesterpolyole aus Lactonen, z. B. ε-Caprolacton oder Hydroxycar­ bonsäuren z. B. ω-Hydroxycapronsäure.
Zur Herstellung der Polyesterpolyole können die or­ ganischen z. B. aromatischen und vorzugsweise ali­ phatischen Dicarbonsäuren und/oder deren Derivate und die mehrwertigen Alkohole und/oder Alkylengly­ kole katalysatorfrei oder vorzugsweise in Gegenwart von Veresterungskatalysatoren, zweckmäßigerweise in einer Atmosphäre aus Inertgasen, wie z. B. Stick­ stoff, Helium, Argon u. a. in der Schmelze bei Tem­ peraturen von 150 bis 250°C vorzugsweise 189 bis 220°C gegebenenfalls unter vermindertem Druck bis zu der gewünschten Säurezahl, die vorteilhafterwei­ se kleiner als 10, vorzugsweise kleiner als 2 ist, polymerisiert werden. Gemäß einer bevorzugten Aus­ führungsform wird das Veresterungsgemisch bei den obengenannten Temperaturen bis zu einer Säurezahl von 80 bis 30, vorzugsweise 40 bis 30, unter Normaldruck und anschließend unter einem Druck von kleiner als 500 mbar, vorzugsweise 50 bis 150 mbar, polykondensiert. Als Veresterungskatalysatoren kom­ men beispielsweise Eisen-, Cadmium-, Kobalt-, Blei-, Zink-, Antimon-, Magnesium-, Titan- und Zinnkatalysatoren in Form von Metallen, Metalloxi­ den oder Metallsalzen in Betracht. Die Polykonden­ sation kann jedoch auch in flüssiger Phase in Ge­ genwart von Verdünnungs- und/oder Schleppmitteln wie z. B. Benzol, Toluol, Xylol oder Chlorbenzol, zur azeotropen Abdestillation des Kondensationswas­ sers durchgeführt werden.
Zur Herstellung der Polyesterpolyole werden die or­ ganischen Dicarbonsäuren und/oder deren Derivate und die mehrwertigen Alkohole vorteilhafterweise im Molverhältnis von 1 : 1 bis 1,8, vorzugsweise 1 : 1,05 bis 1,2, polykondensiert. Die erhaltenen Polyester­ polyole weisen vorzugsweise eine Funktionalität von 2 bis 4, insbesondere 2 bis 3, und eine Hydroxylzahl von 240 bis 30, vorzugsweise 180 bis 40 auf.
Besonders bevorzugt zur Herstellung von Hartschaum­ stoffen sind hoch aromatische Polyesterpolyole, die z. B. aus der Umesterung von Polyethylenterephthalat (PET) mit aliphatischen Glykolen wie z. B. Ethan­ diol-1,2, Diethylenglykol, Glyzerin, Pentandiol- 1,4, Hexandiol-1,6 in Gegenwart von Umesterungska­ talysatoren wie z. B. Titanate und Zinnkatalysatoren aus PET-Reststoffen hergestellt werden können. Auf­ grund des hohen aromatischen Anteils von 20 bis 40 Gew.-% bezogen auf das Polyesterpolyol wird die Flammwidrigkeit sowie die physikalischen Eigen­ schaften des PU-Schaumstoffes wie Dimensionsstabi­ lität, Hydrolyseempfindlichkeit etc. deutlich ver­ bessert.
Die aromatischen Polyesterpolyole weisen vorzugs­ weise eine Funktionalität von 2 bis 4, insbesondere 2 bis 3, und eine Hydroxylzahl von 240 bis 30, vor­ zugsweise 260 bis 190 auf.
Besonders bevorzugt bei der Herstellung von Hart­ schaumstoffen sind nach der Polyisocyanurat- Technologie (PIR) hergestellte hoch aromatische Po­ lyesterpolyole, da aufgrund der hohen Aromatizität dieser Polyesterpolyole und der gegenüber Polye­ therpolylen höheren Temperaturbeständigkeit der Estergruppen der mittels Trimerisierung von Isocyanaten bevorzugt polymerischen Isocyanaten hergestellte PIR-Hartschaumstoff besonders flamm­ widrig ist.
Als Polyhydroxylverbindungen werden insbesondere Polyoxyalkylenpolyole verwendet, die nach bekanntem Verfahren hergestellt werden. Dies geschieht bei­ spielsweise durch anionische Polymerisation mit Al­ kalihydroxiden, wie Natrium- oder Kaliumhydroxid, oder mit Alkalialkoholaten wie Natriummethylat, Na­ trium- oder Kaliummethylat oder Kaliumisopropylat, als Katalysatoren und unter Zusatz mindestens eines Startermoleküls, das 2 bis 8 vorzugsweise 2 bis 3 reaktive Wasserstoffatome gebunden enthält, zur Herstellung von Polyoxyalkylenpolyolen für flexible PU-Schaumstoffe, und vorzugsweise 3 bis 8 reaktive Wasserstoffatome gebunden enthält zur Herstellung von Polyoxyalkylenpolyolen für halbharte und harte PU-Schaumstoffe, oder durch kationische Polymerisa­ tion mit Lewis-Säuren, wie Antimonpentachlorid, Bortrifluorid-Etherat u. a. oder Bleicherde als Ka­ talysatoren aus einem oder mehreren Alkylenoxiden mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen im Alkylenrest.
Erfindungsgemäß geeignete Alkylenoxide sind bei­ spielsweise Tetrahydrofuran, 1,3-Propylenoxid, 1,2- bzw. 2,3-Butylenoxid und vorzugsweise Ethylenoxid und 1,2-Propylenoxid. Die Alkylenoxide können ein­ zeln, alternierend nacheinander oder als Mischungen verwendet werden.
Als Startermoleküle werden beispielsweise verwen­ det: Wasser, organische Dicarbonsäuren, wie Bern­ steinsäure, Adipinsäure, Phthalsäure und Terepthal­ säure, aliphatische und aromatische, gegebenenfalls N-mono, N,N- und N,N'-dialkylsubstituierte Diamine mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen im Alkylrest, wie ge­ gebenenfalls mono- und dialkylensubstituiertes Ethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetra­ min, 1,2-Propylenamin, 1,3- bzw. 1,4-Butylendiamin, 1,2 -, 1,3-, 1,4-, 1,5- und 1,6-Hexamethylendiamin, Phenylendiamin, 2,3-, 3,4-, 2,4- und 2,6 Toluylen­ diamin und 4,4'-, 2,4'- und 2,2'-Diaminodiphenyl­ methan, Alkanolamin, wie z. B. Ethanolamin, N- Methyl- und N-Ethylethanolamin, Dialkanolamine, wie z. B. Diethanolamin, N-Methyl- und N- Ethyldiethanolamin und Trialkanolamine, wie z. B. Triethanolamin, und Ammoniak. Vorzugsweise verwen­ det werden mehrwertige, insbesondere zwei- bis achtwertige Alkohole und/oder Alkylenglykole wie z. B. Ethandiol, Propandiol-1,2 und -1,3, Diethy­ lenglykol, Dipropylenglykol, Butandiol-1,4, Hexan­ diol-1,6, Glyzerin, Trimethylolpropan, Pen­ taerythrit, Sorbit und Sucrose sowie Mischungen aus mindestens zwei mehrwertigen Alkoholen.
Die Polyoxyalkylenpolyole, vorzugsweise Polyoxypro­ pylen- und Polyoxypropylen-polyoxyethylenpolyole, weisen eine Funktionalität von 2 bis 8 und Hydroxylzahlen von 25 bis 500 auf, wobei für fle­ xible PU-Schaumstoffe Polyoxyalkylenpolyole mit ei­ ner Funktionalität von 2 bis 3 und einer Hydroxylzahl von 30 bis 80 und für halbharte und harte PU-Schaumstoffe Polyoxyalkylenpolyole mit ei­ ner Funktionalität von 3 bis 8 und einer Hydroxylzahl von 100 bis 500 bevorzugt werden und geeignete Polyoxytetramethylenpolyole eine Hydro­ xylzahl von 30 bis ungefähr 280 aufweisen. Als Po­ lyoxyalkylenpolyole eignen sich ferner polymermodi­ fizierte Polyoxyalkylenpolyole, vorzugsweise Propf­ polyoxyalkylenpolyole, insbesondere solche auf Sty­ rol- und/oder Acrylnitrilbasis, die durch in situ- Polymerisation von Acrylnitril, Styrol oder vor­ zugsweise Mischungen aus Sytrol und Acrylnitril, z. B. im Gewichtsverhältnis 90 : 10 bis 10 : 90, vor­ zugsweise 70 : 30 bis 30 : 30, in zweckmäßigerweise analog den Angaben der deutschen Patentschriften 11 11 395, 12 22 669, 11 52 536 und 11 52 537 herge­ stellt werden, sowie Polyoxyalkylenpolyoldispersio­ nen, die als disperse Phase, üblicherweise in einer Menge von 1 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 25 Gew.-% enthalten: z. B. Polyharnstoffe, Polyhydrazi­ de, Tert-Aminogruppen gebunden enthaltene Polyuret­ hane und/oder Melamin und die z. B. beschrieben wer­ den in der EP-B 011 752, US 4,374,209 und DE-A 32 32 497.
Die Polyoxyalkylenpolyole können einzeln oder in Form von Mischungen verwendet werden. Ferner können sie mit den Propf-polyoxyalkylepolyolen oder Poly­ esterpolyolen sowie den hydroxylgruppenhaltigen Po­ lyesteramiden, Polyacetalen und/oder Polycarbonaten gemischt werden.
Als Polyol-Komponente werden im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung auch Polyoxyalkylen- Polyamine mit einer Aminzahl von vorzugsweise 25 bis 500 verstanden. Erfindungsgemäß einsetzbare hydroxylgruppenhaltige Polyacetale sind z. B. dies aus Glykolen, wie Diethylenglykol. Triethylengly­ kol, 4,4'-Dihydroxyethoxy-diphenyldimethyl-methan, Hexandiol und Formaldehyd herstellbaren Verbindun­ gen. Auch durch Polymerisation cyclischer Acetale lassen sich erfindungsgemäß geeignete Polyacetale herstellen.
Als Hydroxylgruppen aufweisende Polycarbonate kom­ men solche der an sich bekannten Art in Betracht, die beispielsweise durch Umsetzung von Diolen, wie z. B. Propandiol-(1,3), Butandiol-(1,4) und/oder Hexandiol-(1,6), Diethylenglykol, Triethylenglykol oder Tetraethylenglykol mit Diarylcarbonaten z. B. Diphenylcarbonat, oder Phosgen hergestellt werden.
Zu den Polyesteramiden zählen z. B. die aus mehrwer­ tigen gesättigten und/oder ungesättigten Carbonsäu­ ren bzw. deren Anhydriden und mehrwertigen gesät­ tigten und/oder ungesättigten Aminoalkoholen oder Mischungen aus mehrwertigen Alkoholen und Aminoal­ koholen und/oder Polyaminen gewonnenen, vorwiegend linearen Kondensate.
Als B-Komponente wird im Zusammenhang mit der vor­ liegenden Erfindung die zur Herstellung des Polyu­ rethans notwendige Isocyanat-Komponente verstanden.
Als erfindungsgemäß geeignete Di- und/oder Poly­ isocyanate können folgende Isocyanate verwendet werden:
Alkylendiisocyanate mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen im Alkylenrest wie z. B. 1,2-Dodecandiisocyanat, 2- Ethyl-tetratmethylen-diisocyanat-l,4, 2-Methyl-pen­ tanmethylendiisocyanat-1,5, 2-Ethyl-2-butyl-pentan­ methylen-diisocyanat-1,5, Tetramethylendiiso-cya­ nat-1,4 und vorzugsweise Hexamethylendiisocyanat- 1,6; cycloaliphatische Diisocyanate wie z. B. Cy­ clohexan-1,3 und 1,4-diisocyanat sowie beliebige Gemische dieser Isomeren, 1-Isocyanato-3,3,5- trimethyl-5-isocyanatomethyl-cyclohexan (Isophoron­ diisocyanat) 2,4- und 2,6- Hexahydrotoluyen-diiso­ cyanat sowie die entsprechenden Isomerengemische, 4,4'-, 2,2'- und 2,4'-Dicyclohexyl-methandiisocyanat und die entsprechenden Isomerenmischungen, und vor­ zugsweise aromatische Di- und Polyisocyanate, wie z. B. 2,4- und 2,6-Toluylendiisocyanat und die ent­ sprechenden Isomerengemische, 4,4'-, 2,4', 2,2'- Diphenylmethandiisocyanat und die entsprechenden Isomerengemische, Mischungen aus 4,4'-, 2,4', 2,2'- Diphenylmethandiisocyanaten und Polyphenyl-polyme­ thylenpolyisocanaten (ROH-MDI) und Mischungen aus ROH-MDI und Toluylendiisocyanaten. Die organischen Di- und Polyisocyanate können einzeln oder in Form ihrer Mischungen eingesetzt werden.
Als organische Polyisocyanate können Mischungen aus Diphenylmethan-diisocyanaten und Polyphenyl­ polymethylen-polyisocyanaten vorzugsweise solche mit einem Diphenylmethandiisocyanatgehalt von min­ destens 35 Gew.-%, z. B. von 45 bis 95 Gew.-% und ins­ besondere von 48 bis 60 Gew.-%, eingesetzt werden. Am meisten bevorzugt ist 4,4'-Methylendi­ (phenylisocyanat) (MDI).
Insbesondere bei der Herstellung von flexiblen PU- Schaumstoffen kann sich zur Modifizierung der me­ chanischen Eigenschaften der PU-Schaumstoffe, z. B. der Härte, der Zusatz von Kettenverlängerungsmit­ teln, Vernetzungsmitteln oder gegebenenfalls auch Gemischen davon als vorteilhaft erweisen. Bei der Herstellung von PU-Hartschaumstoffen kann üblicher­ weise auf die Verwendung von Kettenverlängerungs- und/oder Vernetzungsmitteln verzichtet werden. Als Kettenverlängerungsmittel können difunktionelle Verbindungen, als Vernetzungsmittel tri- und höher­ funktionelle Verbindungen jeweils mit Molekularge­ wichten kleiner als 400 vorzugsweise von 62 bis un­ gefähr 300 verwendet werden. Als Kettenverlänge­ rungsmittel beispielhaft genannt seien Alkandiole z. B. solche mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen im Alky­ lenrest, wie z. B. Ethan-, 1,3-Propan-, 1,4-Butan-, 1,5-Pentan- und 1,6 Hexandiol und Dialkylenglykole, wie z. B. Diethylen-, Dipropylen- und Dibutylengy­ klol, und als Vernetzungsmittel Alkanolamine z. B. Ethanolamin, Dialkanolamin, z. B. Diethanolamin und Trialkanolamin z. B. Triethanolamin und Triisopro­ panolamin und drei und/oder höherwertige Alkohole, wie z. B. Glyzerin, Trimethylolpropan und Pen­ taeryrhrit. Als Kettenverlängerungsmittel- oder Vernetzungsmittel eignen sich ferner die niedermo­ lekularen Ethoxylierungs- und/oder Propoxylierungs­ produkte z. B. solche mit Molekulargewichten bis un­ gefähr 400, der vorgenannten mehrwertigen Alkohole. Alkylenglykole, Alkanolamine sowie von aliphati­ schen und/oder aromatischen Diaminen.
Als Kettenverlängerungsmittel vorzugsweise einge­ setzt werden Alkandiole, insbesondere Butandiol-1,4 und/oder Hexandiol-1,6, Alkylenglykole, insbesonde­ re Ethylenglykol und Propylenglykol, und als Ver­ netzungsmittel dreiwertige Alkohole, insbesondere Glyzerin und Trimethylolpropanol, Dialkanolamine, insbesondere Diethanolamin und Trialkanolamin, insbesondere Triethanolamin.
Die Kettenverlängerungs- und/oder Vernetzungsmit­ tel, die vorzugsweise zur Herstellung von flexiblen PU-Schaumstoffen mitverwendet werden, können bei­ spielsweise in Mengen von 2 bis 60 Gew.-%, vorzugs­ weise von 10 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der höhermolekularen Verbindungen der Polyol- Komponente eingesetzt werden.
Als Treibmittel zur Herstellung von zelligen Polyu­ rethane geeignet sind Wasser und/oder bei Raumtem­ peratur in flüssiger Form vorliegende Gase und Flüssigkeiten, welche gegenüber den Polyol- und Isocyanat-Komponenten, deren Gemischen oder Isocya­ nat-Prepolymer-Mischungen inert sind und Siedepunk­ te unter 50°C insbesondere zwischen -50°C und 30°C bei Atmosphärendruck aufweisen, sowie Mischungen aus gasförmigen und flüssigen Treibmitteln. Bei­ spiele derartiger vorzugsweise verwendbarer Gase und Flüssigkeiten sind Alkane wie z. B. Propan, n- und iso-Butan, n- und iso-Pentan, vorzugsweise technische Gemische aus n- und iso-Pentan und Cy­ cloalkane, wie z. B. Cyclopentan, Alkylether, wie z. B. Dimethylether, Diethylether und Methylisobu­ tylether, Carbonsäurealkylester, wie z. B. Methyl­ formiat und halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie z. B. Dichlorfluormethan, Trifluormethan, 1-Dichlor- 1-fluorethan, Monochlortrifluorethan, Monochlordif­ luorethan, Difluorethan, Dichlortrifluorethan, Mo­ nochlortetrafluorethan, Pentafluorethan, Tetrafluo­ rethan und Dichlormonofluorethan, oder auch Butan, 245fa und 365 mfc. Zur Herstellung der zelligen Po­ lyurethane, vorzugsweise PU-Schaumstoffe, werden insbesondere Wasser, lineare und cyclische Alkane mit 5 bis 7 C-Atomen und Mischungen davon einge­ setzt. Die beispielhaft genannten Treibmittel kön­ nen einzeln oder als Mischungen verwendet werden.
Im Gemisch mit Flüssigkeiten mit Siedepunkten unter 50°C verwendet werden können auch (Cyclo)alkane wie z. B. Hexan und Cyclohexan und Carbonsäurealkylester wie z. B. Ethylformiat, mit Siedepunkten über 50°C, sofern die Treibmittelmischung zweckmäßigerweise einen Siedepunkt unter 38°C aufweist. Die erforder­ liche Menge an Treibmittel oder -mischung kann in Abhängigkeit von der Art des Treibmittels oder der Treibmittelmischung sowie den Mischungsverhältnis­ sen in einfacher Weise experimentell bestimmt wer­ den. Üblicherweise werden die Treibmittel in einer Menge von 0,1 bis 30 Gew.-Teilen, vorzugsweise von 1 bis 25 Gew.-%-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Polyol- und Isocyanat-Komponente sowie des ge­ gebenenfalls vorhandenen Kettelverlängerungs- oder Vernetzungsmittels.
Katalysatoren, die bei der PU-Herstellung einge­ setzt werden können, sind vorzugsweise Verbindun­ gen, die die Reaktion der höhermolekularen Polyol- Komponente mit der Isocyanat-Komponente, der Trime­ risierung von vorzugsweise polymerischen MDI zu Isocyanurat oder der Isocyanat-Prepolymer- Mischungen stark beschleunigen. Als Katalysatoren in Betracht kommen z. B. organische Metallverbindun­ gen für die PUR-Reaktion vorzugsweise organische Zinnverbindungen, wie Zinn(II)salze von organischen Carbonsäuren, z. B. Zinn(II)diacetat, Zinn(II)- dioctoat, Zinn(II)-diethylhexoat und Zinn(II)- dilaurat, Dibutylzinnmaleat, Dioctylzinndiacetat und Dibutylzinndimercaptid, für die Trimerisierung von Isocyanaten zur Bildung von Isocyanurat-Gruppen (PIR) insbesondere zur Erhöhung der Dimensionsstabi­ lität und Erhöhung der Flammfestigkeit vorzugsweise Kaliumacetat, Kaliumoctoat oder Hydrotriazine. Für die Katalyse der Urethan- bzw. Harnstoffbildung können auch starke basische Amine, beispielsweise Aminidine, wie z. B. 2,3-Dimethyl-3,4,5,6- tetrahydropyrimidin, tertiäre Amine wie z. B. Trie­ thylamin, Tributylamin, Dimethylethylendiamin, N,N,N',N'-Tetramethylbutandiamin, N,N,N',N'- Tetramethylhexandiamin-1,6, Di-(4-N,N- dimethylaminocyclohexyl)methan, Pentamethyldiethy­ lentriamin, Tetramethyldiaminoethylether, Bis(dime­ thylaminopropyl)harnstoff, Dimethylpiperazin, 1,2- Dimethylimidazol, 1-Aza-bicyclo[3.3.0]octan, Alka­ nolaminverbindungen, wie Triethanolamin, Triisopro­ panolamin, N-Methyl- und N-Ethyl-diethanolamin und Dimethylethanolamin, Tris(N,N-dialkylaminoalkyl)-s­ hexahydrotriazine, insbesondere Tris(-N,N-dietha­ nolaminopropyl)-s-hexahydrotriazin, Tetraalkylammo­ niumhydroxide, wie Tetramethylammoniumhydroxid und vorzugsweise 1,4-Diazabicyclo[2.2.]octan eingesetzt werden. Vorzugsweise verwendet werden 0,001 bis 5 Gew.-% insbesondere 0,05 bis 2 Gew.-%, Katalysator bzw. Katalysatorkombinationen, bezogen auf das Ge­ wicht der Polyol-Komponente.
Der Reaktionsmischung, insbesondere der Polyol- Komponente zur Herstellung der erfindungsgemäßen kompakten oder zelligen Polyurethane, vorzugsweise PU-Schaumstoffe, können gegebenenfalls auch noch Hilfsmittel zugefügt werden, wie beispielsweise oberflächenaktive Substanzen, Schaumstabilisatoren, Zellregler, Flammschutzmittel, Füllstoffe, Farb­ stoffe, Pigmente, Antistatika, Hydrolyseschutzmit­ tel, fungistatisch und bakteriostatisch wirkende Substanzen.
Als oberflächenaktive Substanzen können z. B. Ver­ bindungen verwendet werden, welche zur Unterstüt­ zung der Homogenisierung der Reaktionsmischungen dienen und gegebenenfalls auch geeignet sind, die Zellstruktur der PU-Schaumstoffe zu regulieren. Dies sind beispielsweise Emulgatoren, wie die Na­ triumsalze von Ricinusölsulfaten oder von Fettsäu­ ren, sowie Salze von Fettsäuren mit Aminen, z. B. Ölsäure Diethylamin, stearinsaures Diethanolamin, ricinolsaures Diethanolamin, Salze von Sulfonsäu­ ren, z. B. Alkali- oder Ammoniumsalze von Dodecyl­ benzol- oder Dinaphtylmethandisulfonsäure, und Ri­ cinolsäure; Schaumstabilisatoren, wie Siloxanoxal­ kylen-Mischpolymerisate und andere Organopolysilox­ ane, oxethylierte Alkylphenole, oxethylierte Alkyl­ phenole, oxethylierte Fettalkohole, Paraffinöle, Rizinusöl- bzw. Ricinolsäureester, Türkischrotöl und Erdnußöl und Zellregler, wie pyrogene Kiesel­ säure, Paraffine, Fettalkohole und Dimethylpolysi­ loxane. Zur Verbesserung der Emulgierwirkung, der Zellstruktur und/oder Stabilisierung des Schaumes eignen sich ferner oligomere Polyacrylate mit Po­ lyoxyalkylen- und Fluoralkanresten als Seitengrup­ pen. Die oberflächenaktiven Substanzen werden er­ findungsgemäß in Mengen von 0.001 bis 5 Gew.-Teilen bezogen auf 100 Gew.-Teile der Polyol-Komponente angewandt.
Erfindungsgemäß einsetzbare Flammschutzmittel sind beispielsweise Diphenylkresylphosphat, Trikresyl­ phosphat, Tris-(2-chloroethyl)-phosphat, Tris-(2- chloropropyl)-phosphat, Tris-(1,3-dichloropropyl)- phosphat, Tris-(2,3-dibromopropyl)-phosphat, Tetra­ kis-(2-chloroethyl)-ethylendiphosphat, Dimethylme­ thylphosphonat oder Diethylethylphosphonat.
Außer den genannten halogensubstituierten Phospha­ ten können auch anorganische Flammschutzmittel, wie z. B. Aluminiumoxidhydrat, Antimontrioxid, Arsen­ oxid, Ammoniummonopolyphosphat, Blähgraphit und Calciumsulfat, Cyanursäurederivate, wie z. B. Mela­ min, gecoateter roter Phosphor, als Synergisten Me­ tallsalze auf Basis von Molybdaten, Boraten, Stan­ naten oder Mischungen aus mindestens zwei Flamm­ schutzmitteln, wie z. B. Ammoniumpolyphosphate und Melamin und/oder Blähgraphit eingesetzt werden. Im allgemeinem hat es sich als zweckmäßig erwiesen, 5 bis 50 Gew.-Teile, vorzugsweise 10 bis 25 Gew.- Teile der genannten Flammschutzmittel oder -mischungen für jeweils 100 Gew.-Teile der Komponen­ ten zu verwenden.
Als Füllstoffe, insbesondere verstärkend wirkende Füllstoffe, sind die an sich bekannten, üblichen organischen und anorganischen Füllstoffe wie z. B. silikatische Mineralien, beispielsweise Schichtsi­ likate, wie Antigorit, Serpentin, Hornblenden, Am­ phibole, Chrysotil, Zeolithe, Talkum, Metalloxide, wie z. B. Kaolin, Aluminiumoxide, Aluminiumsilikate, Titanoxide und Eisenoxide, Metallsalze wie z. B. Kreide, Schwerspat und anorganische Pigmente, wie Cadmiumsulfid, Zinksulfid, sowie Glaspartikel ein­ setzbar. Als organische Füllstoffe können bei­ spielsweise verwendet werden: Ruß, Melamin, Kolo­ phonium, Cylopentadienylharze und Propfpolymerisa­ te. Die organischen und anorganischen Füllstoffe können einzeln oder als Gemische verwendet werden und werden der Reaktionsmischung vorteilhafterweise in Mengen von 0,5 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Polyol- Komponente zugefügt.
Die Erfindung betrifft auch Polyurethane, die nach einem der vorhergehenden Verfahren hergestellt wur­ den. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform betrifft die Erfindung nicht-zellige oder mikrozel­ luläre Polyurethane, also Polyurethane, die ohne Zugabe von Wasser beziehungsweise nur von Restan­ teilen von Wasser hergestellt wurden. Die Erfindung betrifft auch Formteile, Klebstoffe und Gießharze, die die vorgenannten Polyurethane enthalten bezie­ hungsweise aus diesen bestehen.
Die erfindungsgemäßen hergestellten kompakten bzw. zelligen Polyurethane werden insbesondere verwendet zur Herstellung von Polyurethanschäumen, beispiels­ weise weichen Polyurethanschäumen, zur Herstellung von Möbeln, z. B. Möbelkissen, und Automobilsitzen oder Matratzen. Daneben können die Polyurethane auch verwendet werden zur Herstellung von Polyuret­ hanhartschaumstoffen z. B. zur Herstellung von Iso­ lationsmaterialien, wie z. B. bei Kühlschränken, La­ minatplatten, Sandwich-Paneelelementen, Boileriso­ lierungen, Blockschaum als Isolationsschäume in den Brandklassen DIN 4102 B1, B2 und B3 oder z. B. ent­ sprechendend den französichen Epiradiateur-Test M1, M2 und M3. Die erfindungsgemäß hergestellten Polyurethane finden Verwendung zur Herstellung von offen- oder geschlossenzelligen Hartschäumen z. B. für thermoverformbare offen- und geschlossenzellige Elemente z. B. Teile im Automobilbereich wie z. B. Dachhimmel, Boilerumschäumungen, Laminatplatten, zum Beispiel mit flexiblen Deckschichten, Tunnelab­ deckungen, Paneele, Dekorelementen oder z. B. für die Herstellung von Dekoplatten für Ausstellungs- und Messebauzwecke entsprechend den verschiedensten Brandklassen z. B. B1, B2 und M1. Offenzellige Hartschäume werden eingesetzt als Stützmaterial z. B. als Verpackungsschaum. Die erfindungsgemäße Verfahrensweise findet auch Anwendung zur Herstel­ lung von kompakten Polyurethanen z. B. Duromeren, wie sie bei Computergehäusen, Schiebedachabdeckun­ gen oder Fensterrahmen eingesetzt werden oder zur Herstellung von Halbhart- und Hart-Integralschäumen wie sie bei Lenkrädern, Schuhsohlen und Kochstel­ lenfassungen Verwendung finden. Die aus den erfin­ dungsgemäßen Polyurethanen hergestellten Formteile zeigen bessere mechanische und anwendungstechnische Eigenschaften als Formteile aus Kohlenhydrat-freien herkömmlicherweise hergestellten Polyurethanen, insbesondere einen verringerten Schrumpf sowie eine verbesserte Stauchhärte, Dehnung und Reißfestig­ keit.
Die Verarbeitung der erfindungsgemäßen Reaktionsmi­ schungen kann je nach gewünschtem Anwendungsgebiet und Endprodukt auf konventionellem Weg, zum Bei­ spiel auf Hochdruck- oder Niederdruckmaschinen, er­ folgen, also auf dieselbe Weise wie die bisher be­ kannten Polyurethan-Reaktionsmischungen.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfin­ dung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der vor­ liegenden Erfindung näher beschrieben.
Beispiel 1 Halbhartschaum auf Polyetherpolyol- Basis Herstellung von Halbhartschaum 1. Herstellung der Kohlenhydratkomponente
Durch Vermahlung und Windsichtung eines kommerziell erhältlichen Kristallzuckers wurde ein Feinstzucker hergestellt und in dem Flammschutzmittel DMMP dis­ pergiert. Die so erhaltene Suspension hatte einen Feststoffgehalt von 60-70% und die Partikelgröße lag im wesentlichen unter 30 µm. Es lagen keine Partikel mit einer Größe über 50 µm vor. Die Parti­ kelgrößenanalysen des Feinstzuckers und der resul­ tierenden Suspension waren annähernd identisch.
2. Herstellung der Reaktionsmischung
Als Komponente A diente eine Polyolkomponente aus 80,0 Gew.-% Grundpolyol, 5,0 Gew.-% Glycerin, 1,0 Gew.-% einer 33%-igen Lösung von Diazabicyclooctan in Dipropylenglycol, 1,0 Gew.-% Schaumstabilisator auf Polysiloxanbasis, 1,3 Gew.-% Wasser und 10 Gew.-% feingemahlener Puderzucker, wie unter Bei­ spiel 1, Punkt 1 beschrieben.
Das Grundpolyol war ein trifunktionelles Polyether­ polyol mit einer Hydroxylzahl von 28 mg KOH/g und einer Viskosität von 1000 m Pas.s (250). Das Polyol ist an sich bekannt.
Als Komponente B (Isocyanat-Komponente) diente eine Polyisocyanatmischung mit einem -N=C=O-Gehalt von 30%. Die Komponente ist an sich bekannt.
Die Komponenten A und B wurden von Hand mit einem Dissolver gemischt und zur Reaktion in die entspre­ chende Form gegossen.
3. Ergebnisse
Zur Beurteilung der mechanischen Eigenschaften wur­ de der vorgenannte Schaum mit einem Halbhart-Schaum verglichen, dessen Formulierung in Abweichung von der vorgenannten Rezeptur keinen Puderzucker, dafür aber statt 80 Gew.-% Grundpolyol 90 Gew.-% Grund­ polyol enthielt.
Die Ergebnisse sind aus der folgenden Tabelle 1 er­ sichtlich:
Tabelle 1
Aus der Tabelle 1 geht hervor, daß die mechanischen Eigenschaften hinsichtlich der wichtigen Parameter Stauchhärte, Shore-A-Härte sowie Zugfestigkeit beim puderzuckerhaltigen Schaum deutlich verbessert sind.
Beispiel 2 Herstellung von Integral-Halbhartschaum 1. Herstellung der Kohlenhydratkomponente
Kommerziell erhältlicher Puderzucker (Südzucker AG, feinst) wurde mit dem Flammschutzmittel DMMP in ei­ ner Kugelmühle zu einer Suspension mit einem Fest­ stoffgehalt von 60-70% vermahlen. Die Partikelgrö­ ße betrug im wesentlichen unter 30 µm. Es lagen keine Partikel mit einer Größe über 50 µm vor.
2. Herstellung der Reaktionsmischung
Als Komponente A diente eine Polyolkomponente aus 80,0 Gew.-% Grundpolyol, 5,0 Gew.-% Butandiol, 1,0 Gew.-% einer 25%-igen Lösung von Diazabicyclooctan in Butandiol, 0,2 Gew.-% Schaumstabilisator auf Po­ lysiloxanbasis, 3,0 Gew.-% physikalisches Treibmit­ tel (Cyclopentan, H-FCKW) und 10 Gew.-% Puderzuc­ ker.
Das Grundpolyol war ein trifunktionelles Polyether­ polyol mit einer Hydroxylzahl von 36 mg KOH/g und einer Viskosität von 880 m Pas.s (250). Diese Kompo­ nente ist bekannt.
Als Komponente B (Isocyanat-Komponente) diente eine Polyisocyanatmischung mit einem -N=C=O-Gehalt von 26%. Die Komponente ist an sich bekannt.
Die Komponenten A und B wurden von Hand mit einem Dissolver gemischt und in die entsprechende Form gegossen.
3. Ergebnisse
Zur Beurteilung der mechanischen Eigenschaften wur­ de der vorgenannte Integralhalbhartschaum mit einem Integral-Halbhartschaum verglichen, dessen Rezep­ tur keinen Puderzucker, dafür aber statt 80 Gew.-% Polyol 90 Gew.-% Polyol enthielt.
Die Ergebnisse sind aus der folgenden Tabelle 2 er­ sichtlich:
Tabelle 2
Aus der Tabelle 2 geht hervor, daß die mechanischen Eigenschaften hinsichtlich der wichtigen Parameter Shore-A-Härte sowie Zugfestigkeit beim puderzucker­ haltigen Schaum deutlich verbessert werden.
Beispiel 3 Halbhartschaum auf Polyesterpolyolbasis 1. Herstellung der Kohlenhydratkomponente
Kommerziell erhältlicher Puderzucker (Südzucker AG, feinst) wurde mit dem Flammschutzmittel DMMP in ei­ ner Kugelmühle zu einer Suspension mit einem Fest­ stoffgehalt von 60-70% vermahlen. Die Partikelgrö­ ße betrug im wesentlichen unter 30 µm. Es lagen keine Partikel mit einer Größe über 50 µm vor.
2. Herstellung der Reaktionsmischung
Als Komponente A diente eine Polyolkomponente aus 84,0 Gew.-% Grundpolyol, 4,0 Gew.-% Butandiol, 1,0 Gew.-% einer 25%-igen Lösung von Diazabicyclooctan in Butandiol, 0,2 Gew.-% Schaumstabilisator auf Po­ lysiloxanbasis, 0,4 Gew.-% Wasser und 10 Gew.-% Pu­ derzucker.
Das Grundpolyol war ein Polyesterpolyol mit einer Hydroxylzahl von 56 mg KOH/g und einer Viskosität von 500 m Pas.s (75°). Das Grundpolyol ist bekannt.
Als Komponente B (Isocyanat-Komponente) diente eine polyestermodifizierte Polyisocyanatmischung mit ei­ nem -N=C=O-Gehalt von 19%. Die Komponente ist an sich bekannt.
Die Komponenten A und B wurden von Hand in einem Dissolver gemischt und zur Reaktion in die entspre­ chende Form gegossen.
3. Ergebnisse
Zur Beurteilung der mechanischen Eigenschaften wur­ de der vorgenannte Halbhartschaum mit einem Halb­ hartschaum verglichen, dessen Rezeptur keinen Pu­ derzucker, dafür aber statt 84 Gew.-% Grundpolyol 94 Gew.-% Grundpolyol enthielt.
Die Ergebnisse sind aus der folgenden Tabelle 3 er­ sichtlich:
Tabelle 3
Aus der Tabelle 3 geht hervor, daß die mechanischen Eigenschaften hinsichtlich der wichtigen Parameter Shore-A-Härte sowie Zugfestigkeit beim puderzucker­ haltigen Schaum deutlich verbessert werden.
Beispiel 4 Herstellung von Weichschäumen 1. Kommerziell erhältliche Weichschäume
Im Rahmen der Weichschaumherstellung wurde beim be­ kannten, kommerziell erhältlichen Weichschaum aus 2 Teilen vom Typ ZELUPUR HR 8957/3 in Verbindung mit 1 Teil Weichschaum vom Typ ZELUNAT 8942 in der her­ kömmlichen Rezeptur die Polyetherpolyolkomponente teilweise durch 10 Gew.-% eines Kohlenhydrats er­ setzt (Proben 2 bis 6). Die folgenden Proben wurden untersucht:
Probe 1: Original (Vergleichsprobe)
Probe 2: Puderzucker (Herstellung siehe Beispiel 1, Punkt 1, vorstehend)
Probe 3: Inulin (hochpolymer)
Probe 4: Raftline
Probe 5: Fondant
Probe 6: Maisstärke (Vergleichsprobe).
Die Teile wurden handgeschäumt. Probe 1 war ge­ schlossenzellig, die Proben 2, 3, 5 und 6 waren of­ fenzellig und im Gegensatz zu Probe 1 sehr trocken. Probe 4 war nicht schäumbar, da Raftline im Polyol verklumpte.
2. Ergebnisse
Die Ergebnisse der Untersuchung von mechanischen Eigenschaften sind in der folgenden Tabelle 4 (Normalklima) zusammengefaßt.
Tabelle 4
Die erfindungsgemäßen Schäume zeigen im Gegensatz zu den kommerziell vertriebenen Schäumen hinsicht­ lich der Stauchhärte und der Zugfestigkeit ein ver­ bessertes Eigenschaftsprofil.
Anschließend wurde eine 4stündige Hydrolyse bei 1 bar und 120°C Sattdampf im Autoklaven durchgeführt. Danach wurden die Änderungen in der Stauchhärte, der Zugfestigkeit und der Bruchdehnung bestimmt. Auch hier zeigten die erfindungsgemäßen Schäume zu­ friedenstellende Eigenschaften. Die Ergebnisse sind der folgenden Tabelle 5 zu entnehmen.
Tabelle 5
Beispiel 5 Weichschaumformulierungen 1. Durchführung
In einer Versuchsreihe wurden 11 Weichschaumformu­ lierungen auf der Basis von Polyetherpolyolen gete­ stet. Es wurden wahlweise zwei Grundpolyole einge­ setzt: Grundpolyol 1 war ein trifunktionelles Po­ lyetherpolyol mit einer Hydroxylzahl von 36 mg KOH/g und einer Viskosität von 880 mPa.s (25°C). Grundpolyol 2 war ein trifunktionelles Polyetherpo­ lyol mit einer Hydroxylzahl von 28 mg KOH/g und ei­ ner Viskosität von 1000 mPa.s (25°C).
Als Isocyanat-Komponente diente eine polyestermodi­ fizierte Polyisocyanat-Mischung mit einem -N=C=O- Gehalt von 26%. Die Zusammensetzungen der Reakti­ onsmischungen und die Meßergebnisse sind den fol­ genden Tabellen 6 und 7 zu entnehmen.
In Bezug auf die Qualität und Herstellung des ein­ gesetzten Puderzuckers wird auf Beispiel 1, Punkt 1 vorstehend verwiesen.
Tabelle 6
Formulierungen
2. Ergebnisse
Zur Beurteilung der mechanischen Festigkeit wurden die folgenden Puderzucker-haltigen Formulierungen 7 bis 11 mit Formulierungen 1 bis 6, die keinen Pu­ derzucker enthielten, verglichen.
Tabelle 7
Ergebnisse
Auch hier zeigt es sich, daß die erfindungsgemäßen Schäume insbesondere hinsichtlich der Stauchhärte den herkömmlichen Schäumen überlegen sind. Die er­ findungsgemäßen Schäume sind daher besonders gut zur Matratzenherstellung geeignet.
Beispiel 6
Die folgenden Ausführungsbeispiele betreffen cha­ rakteristische Hartschaumformulierungen mit Kohlen­ hydraten entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfah­ ren:
Das feinvermahlene Kohlenhydrat wurde entweder nach dem beschriebenen Naß- oder Trockenmahlverfahren hergestellt.
Die einzelnen Bestandteile der A-Komponente, das heißt Polyol-Komponente mit weiteren Komponenten, wurden bei ca. 5000 U min-1 mit Hilfe eines Korbrüh­ rers ca. 20 sec vermischt, anschließend die Isocyanat-Komponente zugeben und ebenfalls bei 5000 U min-1 Sekunden vermischt. Das Reaktionsgemisch wurde in einen 575 ml Becher zum freien Aufsteigen überführt. Das angegebenen Parameter beziehen sich auf den von Hand vermischten frei aufgestiegenen Schaum. Die Brennstrecke ist nach DIN 4102 B2 und die Druckspannung nach DIN 53421 ermittelt worden.
Als Isocyanat-Komponente (B-Komponente) wurde poly­ merisches MDI, NCO ca. 31%, Viskosität ca. 220 mPa.s, zum Beispiel Desmodur 44V20 der Firma Bayer oder Suprasec DNR der Firma ICI verwendet. Angabe der OHZ im mgKOH/g Polyol.
Beispiel 6.1 A-Komponente
10 Teile Diethylethylphosphonat
17 Teile Diethylenglykol
35 Teile feinvermahlener Zucker (Korngröße <50 µm)
28 Teile amingestartetes Polyetherpolyol OHZ ca. 500,
5000 mPa.s (25°C)
0.6 Teile Pentamethyldiethylentriamin
1.0 Schaumstabilisator aus Siliconbasis (DC 5555 der Firma Dow Corning)
4.3 Teile Wasser
Mischungsverhältnis A : B = 100 : 150
Startzeit 10 sec
Steigzeit 40 sec
Abbindezeit 60 sec
Raumgewicht 39 g/L
Druckspannung 0,19 N/mm2
Brandstrecke 7 cm
Beispiel 6.2 A-Komponente
30 Teile amingestartetes Polyetherpoylol OHZ 500,
5000 mPa.s
17 Teile Monoethylenglykol
33 Teile feinvermahlener Zucker (Korngröße <50 µm)
10 Teile Diethylethylphosphonat
1 Teile Silicon DC 55555
0.5 Teile Dimethylcyclohexylamin
0.1 Teile Pentamethyldiethylentriamin
1.0 Teil Wasser
10 Teile n-Pontan
Mischungsverhältnis A : B = 100 : 140
Startzeit 10 sec
Steigzeit 40 sec
Abbindezeit 60 sec
Druckspannung 0,22 N/mm2
Raumgewicht 40 g/L
Brennstrecke 10 cm
Wärmeleitfähigkeit 23 mW/mK
Beispiel 6.3 A-Komponente
46 Teile Polyesterpolyol OHZ 300, 4000 mPa.s
40 Teile feinvermahlener Zucker (Korngröße <50 µm)
10 Teile Diethylethylphosphonat
2.5 Teile Kaliumoctoat 30% in Diethylenglykol
0.05 Teile Pentamethyldiethylentriamin
0.5 Teile Wasser
10 Teile n-Pentan
1 Teil Schaumstabilisator (Tegostab B 8466 der Fir­ ma THG Goldschmidt)
Mischverhältnis A : B = 100 : 140
Startzeit 15 sec
Steigzeit 40 sec
Abbindezeit 60 sec
Raumgewicht 50 g/L
Druckspannung 0,3 N/mm2
Brennstrecke 12 cm
Wärmeleitfähigkeit 23 mW/mK
Beispiel 6.4 A-Komponente
40 Teile Polyesterpolyol OHZ 250, 5000 mPa.s
35 Teile feinvermahlener Zucker (Korngröße <50 µm)
10 Teile Dimethylmethylphosphonat
14 Teile 141b (z. B. der Firma Solvay)
0.1 Teile Pentamethyldiethylentriamin
1.5 Teile Dimethylcyclohexylamin
1.5 Teile Kaliumoctoat 30% in Diethylenglykol
1 Teil Schaumstabilisator auf Siliconbasis (B 8460 der Firma THG Goldschmidt)
Mischungsverhältnis A : B = 100 : 150
Startzeit 10 sec
Steigzeit 40 sec
Abbindezeit 60 sec
Raumgewicht 33 g/L
Druckspannung 0,21 N/mm2
Lambda 21 mW/mK
Brennstrecke 6 cm
Beispiel 6.5 A-Komponente
40 Teile Saccharose-gestartetes Polyetherpolyol OHZ 490,
8000 mPa.s (25°C)
20 Teile feingemahlener Zucker
0.3 Teile Dimethylcyclohexylamin
0.9 Teile Dimethylethanolamin
0.8 Teile Schaumstabilisator auf Siliconbasis (B 8460 der Firma THG Goldschmidt)
20 Teile Polyetherpolyol auf Glycerinbasis OHZ ca.
260, 300 mPa.s/20°C
14 Teile 141b (Fa. Solvay)
10 Teile Tris(chlorpropyl)phosphat
1.4 Teile Wasser
Mischungsverhältnis A : B = 100 : 100
Startzeit 20 sec
Abbindezeit 110 sec
Steigzeit 160 sec
Raumgewicht 28 g/L
Druckspannung 0,13 N/mm2
Lambda 21 mW/mK
Brennstrecke 15 cm
Beispiel 7 Einfluß von feingemahlenem Zucker auf die physika­ lischen Eigenschaften und die Brandstrecke A-Komponente
48 Teile amingestartetes Polyetherpolyol OHZ ca. 600, 10000 mPa.s (20°C)
20 Teile Polyesterpolyol OHZ ca. 300, 6000 mPa.s (20°C)
7 Teile Clycerin
7 Teile 141b (Firma Solvay)
1 Teil Dimethylethanolamin
0.2 Teile Pentamethyldiethylentriamin
1.0 Teile Schaumstabilisator (Tegostab B 8460 der Firma Goldschmidt)
1.2 Teile Wasser
Mischungsverhältnis A : B = 100 : 120.
Standardrezeptur siehe Beispiel 6 plus angegebene Teile in der Tabelle:
Raumgewicht 50 g/L
Startzeit ca. 13 sec
Abindezeit ca. 40 sec
Steigzeit ca. 70 sec
TCPP = Tris(chlorpropyl)phosphat
DEEP = Diethylethylphosphonat
DMMP = Dimethylmethylphosphonat.
Die Tabelle zeigt, daß die Brennstrecken von Polyu­ rethanen, in denen 50% des Flammschutzmittels durch Zucker ersetzt wurden, vergleichbar der von Polyurethanen sind, in denen keine Flammschutzmit­ tel durch Zucker ersetzt wurden. In vorteilhafter Weise sind jedoch die erfindungsgemäßen Polyuretha­ ne mit dem teilweisen Ersatz des Flammschutzmittels durch Zucker billiger herzustellen und ungiftig.

Claims (21)

1. Verfahren zur Herstellung eines Polyurethans aus einer Polyol-Komponente, einer Isocyanat-Komponente und einer Kohlenhydratkomponente, wobei die Kohlen­ hydratkomponente in eine fein vermahlene Form mit einer durchschnittlichen Korngröße von <50 µm über­ führt, die Kohlenhydratkomponente unter Bildung ei­ ner Suspension in eine Träger-Komponente einge­ bracht und anschließend mit den übrigen Komponenten zur Herstellung des Polyurethans vermischt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Träger-Kom­ ponente ein organisches Medium ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei in dem Verfahren zur Herstellung eines Polyurethans neben der Polyol-Komponente, der Isocyanat-Komponente und der Kohlenhydratkomponente zusätzlich ein Flamm­ schutzmittel verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Kohlenhy­ dratkomponente als teilweiser Ersatz für das Flamm­ schutzmittel eingesetzt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, wobei die Kohlenhydratkomponente zur Herstel­ lung der fein vermahlenen Form vor Vermischen mit den weiteren Komponenten zur Herstellung des Po­ lyurethans trocken vermahlen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Kohlenhy­ dratkomponente nach dem Trockenvermahlen in dem or­ ganischen Medium, insbesondere dem Flammschutzmit­ tel, der Polyol- oder der Isocyanat-Komponente sus­ pendiert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wo­ bei die Kohlenhydratkomponente in die fein vermah­ lene Form überführt und in eine Suspension einer Träger-Komponente, insbesondere ein organisches Me­ dium, eingebracht wird, indem die Kohlenhydratkom­ ponente naß in der Träger-Komponente vermahlen wird.
8. verfahren nach Anspruch 7, wobei die Kohlenhy­ dratkomponente in einem organischen Medium, insbe­ sondere dem Flammschutzmittel, der Polyol- oder der Isocyanat-Komponente, naß vermahlen wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, wobei der Polyol-Komponente vor, nach oder während dem gegebenenfalls erfolgten Zugeben der Kohlenhydratkomponente und vor dem Mischen mit der Isocyanat-Komponente ein Katalysator, ein Flamm­ schutzmittel, Wasser, ein Treibmittel, ein Ketten­ verlängerungsmittel, ein Vernetzungsmittel, ein Füllstoff und/oder ein Treibmittel zugegeben wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, wobei die Kohlenhydratkomponente Glucose, Fructose, Puderzucker, Saccharose, Inulin, Stärke, Zuckeralkohol, Sorbit, abgebaute Cellulose oder ähnliches ist.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, wobei die Kohlenhydratkomponente ein etwa äquimolares Gemisch von 1,1-GPM (1-O-α-D-Glucopyra­ nosyl-D-mannit) und 1,6-GPS (6-O-α-D-Glucopyrano­ syl-D-sorbit) ist.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, wobei die Kohlenhydratkomponente ein Gemisch aus 1,1-GPM, 1,6-GPS und 1,1-GPS (1-O-α-D-Glucopy­ ranosyl-D-sorbit) ist.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, wobei die Kohlenhydratkomponente in Form eines wasserreduzierten Fondants verwendet wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, wobei die zur Herstellung des Polyurethans miteinander vermischten Komponenten zur Herstellung eines Formteils reaktionsgegossen beziehungsweise geschäumt werden.
15. Polyurethan, hergestellt nach einem der Verfah­ ren der vorhergehenden Ansprüche.
16. Polyurethan nach Anspruch 15, wobei das Po­ lyurethan ein nicht-zelliges oder mikrozelluläres Polyurethan ist.
17. Formteil aus einem oder mehreren der Po­ lyurethane der Ansprüche 15 oder 16.
18. Formteil nach Anspruch 17, wobei dieses ein Schaumteil, insbesondere ein Blockschaum, Blockhartschaum, Blochweichschaum, Hartschaum-, Weichschaum-, Halbhartschaum- oder Integralschaum­ teil ist.
19. Formteil aus einem oder mehreren der Po­ lyurethane der Ansprüche 15 oder 16, wobei dieses eine Matratze, ein Filterschaumsystem, eine Lami­ natplatte, eine Preßplatte oder eine Hartplatte ist.
20. Klebstoff, enthaltend eines oder mehrere der Polyurethane nach einem der Ansprüche 15 oder 16.
21. Gießharz, enthaltend eines oder mehrere der Po­ lyurethane nach einem der Ansprüche 15 oder 16.
DE19748210A 1997-10-31 1997-10-31 Polyurethane mit Kohlenhydratbausteinen Expired - Lifetime DE19748210B4 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19748210A DE19748210B4 (de) 1997-10-31 1997-10-31 Polyurethane mit Kohlenhydratbausteinen
EP98120124A EP0913415B1 (de) 1997-10-31 1998-10-26 Polyurethane mit Kohlenhydratbausteinen
DE59812021T DE59812021D1 (de) 1997-10-31 1998-10-26 Polyurethane mit Kohlenhydratbausteinen
ES98120124T ES2227755T3 (es) 1997-10-31 1998-10-26 Poliuretanos con componentes hidratos de carbono.
AT98120124T ATE277959T1 (de) 1997-10-31 1998-10-26 Polyurethane mit kohlenhydratbausteinen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19748210A DE19748210B4 (de) 1997-10-31 1997-10-31 Polyurethane mit Kohlenhydratbausteinen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE19748210A1 true DE19748210A1 (de) 1999-06-10
DE19748210B4 DE19748210B4 (de) 2005-09-01

Family

ID=7847260

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19748210A Expired - Lifetime DE19748210B4 (de) 1997-10-31 1997-10-31 Polyurethane mit Kohlenhydratbausteinen
DE59812021T Expired - Lifetime DE59812021D1 (de) 1997-10-31 1998-10-26 Polyurethane mit Kohlenhydratbausteinen

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE59812021T Expired - Lifetime DE59812021D1 (de) 1997-10-31 1998-10-26 Polyurethane mit Kohlenhydratbausteinen

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP0913415B1 (de)
AT (1) ATE277959T1 (de)
DE (2) DE19748210B4 (de)
ES (1) ES2227755T3 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004046172A1 (de) * 2004-09-23 2006-04-13 Polymaterials Ag Offenporiger Polyurethanschaum ohne Hautbildung, Formulierung zu seiner Herstellung und Verwendung desselben
DE102007055374A1 (de) * 2007-11-19 2009-05-20 Volker Rodenberg Flammwidrige Intumeszenzmasse sowie deren Verwendung

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040157945A1 (en) * 2002-12-30 2004-08-12 Barber Thomas Allan Rigid urethane foams
EP2690118A1 (de) * 2012-07-27 2014-01-29 Basf Se Polyurethane enthaltend Phosphorverbindungen

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2448216A1 (de) * 1973-10-09 1975-04-10 Ici Ltd Polyurethanschaeume
GB2094315A (en) * 1981-03-10 1982-09-15 Dunlop Ltd Highly-resilient polyether urethane foams
WO1991016403A1 (de) * 1990-04-26 1991-10-31 Interfame Holding S.A. Brandschutzmittel und dessen verwendung
DE19544121A1 (de) * 1995-11-27 1997-05-28 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von Polysaccharid-haltigen Polyurethanen und daraus hergestellte Formteile

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2283203A1 (fr) * 1974-08-28 1976-03-26 Moussex Sarl Ignifugeant pour mousses de polyurethanne
DE3113387A1 (de) * 1981-04-02 1982-11-18 Bayer Ag, 5090 Leverkusen Verfahren zur herstellung von flammwidrigen harnstoff- und urethangruppen aufweisenden leichtschaumstoffen
US4654375A (en) * 1986-04-03 1987-03-31 Sealed Air Corporation Fire-retardant polyurethane foam and method and resin for preparing the same
DE19619216A1 (de) * 1996-05-13 1997-11-20 Keller Guenter Polyurethankunststoff mit Flammschutzmittel

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2448216A1 (de) * 1973-10-09 1975-04-10 Ici Ltd Polyurethanschaeume
GB2094315A (en) * 1981-03-10 1982-09-15 Dunlop Ltd Highly-resilient polyether urethane foams
WO1991016403A1 (de) * 1990-04-26 1991-10-31 Interfame Holding S.A. Brandschutzmittel und dessen verwendung
DE19544121A1 (de) * 1995-11-27 1997-05-28 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von Polysaccharid-haltigen Polyurethanen und daraus hergestellte Formteile

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004046172A1 (de) * 2004-09-23 2006-04-13 Polymaterials Ag Offenporiger Polyurethanschaum ohne Hautbildung, Formulierung zu seiner Herstellung und Verwendung desselben
DE102004046172B4 (de) * 2004-09-23 2007-08-02 Polymaterials Ag Offenporiger Polyurethanschaum ohne Hautbildung, Formulierung zu seiner Herstellung und Verwendung desselben
DE102007055374A1 (de) * 2007-11-19 2009-05-20 Volker Rodenberg Flammwidrige Intumeszenzmasse sowie deren Verwendung

Also Published As

Publication number Publication date
EP0913415B1 (de) 2004-09-29
ES2227755T3 (es) 2005-04-01
EP0913415A1 (de) 1999-05-06
DE19748210B4 (de) 2005-09-01
DE59812021D1 (de) 2004-11-04
ATE277959T1 (de) 2004-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2800770B2 (de) Flammgeschützte polyurethanschaumstoffe
EP0910596B1 (de) Verfahren zur herstellung von zelligen polyurethan-elastomeren und hierfür geeignete isocyanatprepolymere
DE4437878A1 (de) Verfahren zur Herstellung von fogging-armen Polyurethan-Schaumstoffen und hierfür verwendbare spezielle Polyoxyalkylen-polyole
EP0676434B1 (de) Verfahren zur Herstellung von fluorchlorkohlenwasserstoff freien, hochelastischen Polyurethan-Weichschaumstoffen und hierfür verwendbare, mit Urethangruppen modifizierte Polyisocyanatmischungen auf Diphenylmethan-diisocyanatbasis
DE4203918A1 (de) Verfahren zur herstellung von fluorchlorkohlenwasserstoff-freien polyurethan-weichschaumstoffen unter verwendung von urethangruppen enthaltenden polyisocyanatmischungen auf diphenylmethan-diisocyanatbasis sowie derartige modifizierte polyisocyanatmischungen
EP0819712B1 (de) Verfahren zur Herstellung von Polyurethanweichschaumstoffen
DE4205934A1 (de) Verfahren zur herstellung von fluorchlorkohlenwasserstoff freien, niedrigdichten polyurethan-weichschaumstoffen und weichelastischen polyurethan-formschaumstoffen sowie hierfuer verwendbare, mit urethangruppen modifizierte polyisocyanatmischungen auf diphenylmethan-diisocyanatbasis
EP0854889B1 (de) Verfahren zur herstellung von kompakten oder zelligen polyurethan-elastomeren auf basis von 3,3&#39;-dimethyl-diphenyl-4,4&#39;-diisocyanat enthaltenden polyisocyanatmischungen und hierfür geeignete isocyanatprepolymere
DE19744426A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Hydroxyphosphonaten und deren Verwendung als Flammschutz in Kunststoffen
EP0903362A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Polyurethanschaumstoffen
DE4434604A1 (de) Verfahren zur Herstellung von fluorchlorkohlenwasserstofffreien, Urethangruppen enthaltenden Formkörpern mit einem zelligen Kern und einer verdichteten Randzone
EP0628584B1 (de) Verfahren zur Herstellung von Polyurethan Harschaumstoffen
DE19528537A1 (de) Flammgeschützte Hartschaumstoffe auf Isocyanatbasis
EP0952169A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Hartschaumstoffen mit einer verminderten Wärmeleitfähigkeit und ihre Verwendung
DE19823393A1 (de) Isocyanatgruppenhaltige Prepolymere und Verfahren zu ihrer Herstellung
EP2888318A1 (de) Plastisch verformbarer polyurethan-polyamid-hartschaumstoff
EP1125958B1 (de) Verfahren zur Herstellung von hydrophilen flammgeschützten Polyurethanweichschaumstoffen
EP0911354A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Polyurethanschaumstoffen
EP0913415B1 (de) Polyurethane mit Kohlenhydratbausteinen
EP4363472A1 (de) Herstellung von pu-schaumstoffen unter einsatz von recycling-polyolen
DE19546371A1 (de) Verfahren zur Herstellung Oligo- und/oder Polysaccharid-haltiger Polyurethane und daraus hergestellte Formteile
EP1626063B1 (de) Mischung enthaltend Schichtsilikat und Polyetheralkohol
EP0657482A1 (de) Verfahren zur Herstellung von kompakten oder zelligen Polyurethanen, hierfür verwendbare Urethangruppen enthaltende Polyisocyanatzusammensetzungen und deren Verwendung
DE19805879A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Hartschaumstoffen auf Isocyanatbasis
DE10105557A1 (de) Verfahren zur Herstellung von geruchsarmen Polyurethanweichschaumstoffen

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: KOESTER, JOERN, 74074 HEILBRONN, DE

Owner name: SUEDZUCKER AG MANNHEIM/OCHSENFURT, 68165 MANNHEIM,

Owner name: KLEBCHEMIE M.G. BECKER GMBH +CO.KG, 76356 WEINGART

8364 No opposition during term of opposition
R071 Expiry of right