DE19905573A1 - Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Hartschaumstoffen mit verbesserter Gasausbeute - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Hartschaumstoffen mit verbesserter Gasausbeute

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DE19905573A1
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Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Hartschaumstoffen durch Umsetzung von DOLLAR A 2) Polyisocyanaten mit DOLLAR A 3) mindestens einer höhermolekularen Verbindung mit mindestens zwei reaktiven Wasserstoffatomen und gegebenenfalls DOLLAR A 4) niedermolekularen Kettenverlängerern und/oder Vernetzern in Gegenwart von DOLLAR A 5) Treibmitteln und/oder Wasser und DOLLAR A 6) an sich bekannten Hilfs- und Zusatzstoffen, DOLLAR A dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangs-Polyisocyanate 1) Polyisocyanatmischungen aus: DOLLAR A 50 bis 90 Gew.-% 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat DOLLAR A 7 bis 35 Gew.-% 2,4'-Dihphenylmethandiisocyanat DOLLAR A 0,1 bis 4 Gew.-% 2,2'-Diphenylmethandiisocyanat DOLLAR A 5 bis 35 Gew.-% Polyphenylpolymethylenpolyisocyanaten DOLLAR A verwendet werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Urethangrup­ pen aufweisenden Hartschaumstoffen, welche mit relativ niedrigen Konzentrationen an Treibmitteln geschäumt werden können. Die niedrigere Menge an Treibmittel bedeutet eine deutliche Kostenreduktion.
In der DE-A-40 01 556 werden als Polyisocyanat-Komponente Abmischungen aus Toluylendiisocyanat und Diphenylmethandiisocyanat zur Herstellung von Weich­ schaumstoffen beschrieben. Diese aber sind für die Hartschaumproduktion nicht geeignet, weil Toluylendiisocyanat u. a. aus gewerbehygienischen Gründen vom Ver­ arbeiter nicht erwünscht wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein Verfahren zur Polyurethan-Hart­ schaumstoffherstellung zur Verfügung zu stellen, das mit reduziertem Treibmittelzu­ satz durchgeführt werden kann.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß bei Einsatz spezieller Gemische aus Diphenylmethandiisocyanat (MDI) und Polyphenylpolymethylenpolyisocyanat (PMDI) deutliche Verbesserungen der Gasausbeute in schäumfähigen Reaktionsge­ mischen erzielt werden können. Die Gasausbeute beruht auf der Kohlendioxid-Frei­ setzung aus der Isocyanat-Wasser-Reaktion. Erfindungsgemäß können somit gerin­ gere Mengen an wie auch immer gearteten Treibmitteln eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäß eingesetzten MDI/PMDI-Gemische unterscheiden sich von den im Hartschaum üblichen polymeren MDI durch den relativ hohen Gehalt an mono­ meren MDI-Isomeren, insbesondere an 2,4'-MDI. Übliche Modifizierungen dieser Isocyanate wie z. B. durch Urethan-, Carbodiimid-, Isocyanurat- oder Harnstoffgrup­ pen berühren den Effekt der verbesserten Gasausbeute nicht.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Hart­ schaumstoffen durch Umsetzung von
  • 1. Polyisocyanaten mit
  • 2. mindestens einer höhermolekularen Verbindung mit mindestens zwei reak­ tiven Wasserstoffatomen und gegebenenfalls
  • 3. niedermolekularen Kettenverlängerern und/oder Vernetzern in Gegenwart von
  • 4. Treibmitteln und/oder Wasser und
  • 5. an sich bekannten Hilfs- und Zusatzstoffen,
dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangs-Polyisocyanate 1) Polyisocyanat­ mischungen aus:
50 bis 90 Gew.-% 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat
7 bis 35 Gew.-% 2,4'- Diphenylmethandiisocyanat
0,1 bis 4 Gew.-% 2,2'- Diphenylmethandiisocyanat
5 bis 35 Gew.-% Polyphenylpolymethylenpolyisocyanaten
verwendet werden. Die Gew.-%-Angaben beziehen sich dabei auf die Polyisocya­ natmischung und ergänzen sich zu jeweils 100%.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden als Ausgangs-Polyisocyanate 1) Polyisocyanatmischungen in folgender Zusammensetzung eingesetzt:
55 bis 90 Gew.-% 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat
9 bis 25 Gew.-% 2,4'- Diphenylmethandiisocyanat
1 bis 3 Gew.-% 2,2'- Diphenylmethandiisocyanat
10 bis 25 Gew.-% Polyphenylpolymethylenpolyisocyanaten
Während die üblicherweise nach dem Stand der Technik eingesetzten polymeren MDI-Typen mit zumeist einem Oligomer-Anteil von ca. 50% oder Prepolymere zum Aufschäumen des Reaktionsgemisches hohe Mengen an Treibmitteln oder bei der Verwendung von Wasser als Treibmittel hohe Isocyanatmengen benötigen, werden diese Nachteile beim erfindungsgemäßen Verfahren in vorteilhafter Weise vermie­ den.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung des erfindungsgemäß hergestellten PU-Hartschaumstoffes als Zwischenschicht für Verbundelemente oder zum Ausschäumen von Hohlräumen wie z. B. in Kühlmöbelgehäusen oder in Hei­ zungselementen.
Beispiele Beispiel 1 Herstellung des PU-Hartschaumstoffes
A-Komponente bestehend aus
58,0 Gew.-Teilen eines Polyetherpolyols der Hydroxylzahl 470, hergestellt durch Polyaddition von Propylenoxid an ein Zucker/Propylenglykol-Gemisch
19,4 Gew.-Teilen eines Polyetherpolyols der Hydroxylzahl 400, hergestellt durch Polyaddition von Propylenoxid an Toluylendiamin
9,8 Gew.-Teilen eines Polyetherpolyols der Hydroxylzahl 155, hergestellt durch Polyaddition von Propylenoxid an Triethanolamin
9,8 Gew.-Teilen eines Polyetherpolyols der Hydroxylzahl 790, hergestellt durch Polyaddition von Propylenoxid an Ethylendiamin
1,5 Gew.-Teilen Wasser
1,5 Gew.-Teilen eines Schaumstabilisators auf Silikonbasis (Tegostab ®B 8409)
1,8 Gew.-Teilen N,N-Dimethylcyclohexylamin
0,5 Gew.-Teilen Pentamethyldiethylentriamin und
16 Gew.-Teilen einer Mischung aus 30 Gew.-% iso-Pentan mit 70 Gew.-Teilen cyclo-Pentan.
B-Komponente Mischung eines polymeren MDI's folgender Isomerenzusammensetzung
11% Polyphenylpolymethylenpolyisocyanate
77% 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat
11% 2,4'-Diphenylmethandiisocyanat
1% 2,2'- Diphenylmethandiisocyanat mit einem NCO-Gehalt von etwa 31,5%.
123 Gew.-Teile der A-Komponente wurden mit 142 Gew.-Teilen der B-Komponente bei 1000 UpM bei 20°C intensiv in einem Becher des Durchmessers 9 cm miteinander vermischt.
Das Aufsteigen der Mischung wurde in einem Rohr, das auf 35°C vorgeheizt wurde, gemessen. Die Endhöhe des Schaumstoffes im Rohr betrug 120 cm.
Beispiel 2 Herstellung des PU-Hartschaumstoffes
A-Komponente bestehend aus
58,0 Gew.-Teilen eines Polyetherpolyols der Hydroxylzahl 470, hergestellt durch Polyaddition von Propylenoxid an ein Zucker/Propylenglykol-Gemisch
19,4 Gew.-Teilen eines Polyetherpolyols der Hydroxylzahl 400, hergestellt durch Polyaddition von Propylenoxid an Toluylendiamin
9,8 Gew.-Teilen eines Polyetherpolyols der Hydroxylzahl 155, hergestellt durch Polyaddition von Propylenoxid an Triethanolamin
9,8 Gew.-Teilen eines Polyetherpolyols der Hydroxylzahl 790, hergestellt durch Polyaddition von Propylenoxid an Ethylendiamin
1,5 Gew.-Teilen Wasser
1,5 Gew.-Teilen eines Schaumstabilisators auf Silikonbasis (Tegostab ®B 8409)
1,8 Gew.-Teilen N,N-Dimethylcyclohexylamin
0,5 Gew.-Teilen Pentamethyldiethylentriamin und
16 Gew.-Teilen einer Mischung aus 30 Gew.-% iso-Pentan mit 70 Gew.-Teilen cyclo-Pentan.
B-Komponente Mischung eines polymeren MDI's folgender Isomerenzusammensetzung
15% Polyphenylpolymethylenpolyisocyanate
58% 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat
24% 2,4'-Diphenylmethandiisocyanat
3% 2,2'- Diphenylmethandiisocyanat mit einem NCO-Gehalt von etwa 31,5%.
123 Gew.-Teile der A-Komponente wurden mit 142 Gew.-Teilen der B-Komponente bei 1000 UpM bei 20°C intensiv in einem Becher des Durchmessers 9 cm miteinander vermischt.
Das Aufsteigen der Mischung wurde in einem Rohr, das auf 35°C vorgeheizt wurde, gemessen. Die Endhöhe des Schaumstoffes im Rohr betrug 119 cm.
Vergleichsbeispiel Herstellung des PU-Hartschaumstoffes
A-Komponente bestehend aus
58,0 Gew.-Teilen eines Polyetherpolyols der Hydroxylzahl 470, hergestellt durch Polyaddition von Propylenoxid an ein Zucker/Propylenglykol-Gemisch
19,4 Gew.-Teilen eines Polyetherpolyols der Hydroxylzahl 400, hergestellt durch Polyaddition von Propylenoxid an Toluylendiamin
9,8 Gew.-Teilen eines Polyetherpolyols der Hydroxylzahl 155, hergestellt durch Polyaddition von Propylenoxid an Triethanolamin
9,8 Gew.-Teilen eines Polyetherpolyols der Hydroxylzahl 790, hergestellt durch Polyaddition von Propylenoxid an Ethylendiamin
1,5 Gew.-Teilen Wasser
1,5 Gew.-Teilen eines Schaumstabilisators auf Silikonbasis (Tegostab ®B 8409)
1,8 Gew.-Teilen N,N-Dimethylcyclohexylamin
0,5 Gew.-Teilen Pentamethyldiethylentriamin und
16 Gew.-Teilen einer Mischung aus 30 Gew.-% iso-Pentan mit 70 Gew.-Teilen cyclo-Pentan.
B-Komponente
Mischung aus etwa 45% Diphenylmethandiisocyanaten und etwa 55% Polyphenyl­ polymethylen-polyisocyanaten (Roh MDI, NCO-Gehalt etwa 31 Gew.-%).
123 Gew.-Teile der A-Komponente wurden mit 142 Gew.-Teilen der B-Komponente bei 1000 UpM bei 20°C intensiv in einem Becher des Durchmessers 9 cm miteinander vermischt.
Das Aufsteigen der Mischung wurde in einem Rohr, das auf 35°C vorgeheizt wurde, gemessen. Die Endhöhe des Schaumstoffes im Rohr betrug 104 cm.
Obwohl im Vergleichsbeispiel eine gleiche Menge des Treibmittelgemisches einge­ setzt wurde, ist die Steighöhe mehr als 15% niedriger als die Steighöhen in den Bei­ spielen 1 und 2.

Claims (1)

1. Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Hartschaumstoffen durch Umset­ zung von
  • 1. Polyisocyanaten mit
  • 2. mindestens einer höhermolekularen Verbindung mit mindestens zwei reaktiven Wasserstoffatomen und gegebenenfalls
  • 3. niedermolekularen Kettenverlängerern und/oder Vernetzern in Gegenwart von
  • 4. Treibmitteln und/oder Wasser und
  • 5. an sich bekannten Hilfs- und Zusatzstoffen,
  • 6. dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangs-Polyisocyanate 1) Polyisocyanat­ mischungen aus:
    50 bis 90 Gew.-% 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat
    7 bis 35 Gew.-% 2,4'- Diphenylmethandiisocyanat
    0,1 bis 4 Gew.-% 2,2'- Diphenylmethandiisocyanat
    5 bis 35 Gew.-% Polyphenylpolymethylenpolyisocvanaten
  • 7. verwendet werden.
  • 8. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyisocya­ nate 1) Polyisocyanatmischungen aus:
    55 bis 80 Gew.-% 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat
    9 bis 25 Gew.-% 2,4'- Diphenylmethandiisocyanat
    1 bis 3 Gew.-% 2,2'- Diphenylmethandiisocyanat
    10 bis 25 Gew.-% Polyphenylpolymethylenpolyisoccanaten
    verwendet werden.
  • 9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß Wasser in Kombination mit organischen Treibmitteln als Treibmittel einge­ setzt wird.
  • 10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Wasser als alleiniges Treibmittel eingesetzt wird.
  • 11. Verwendung des gemäß den Ansprüchen 1 bis 4 hergestellten Polyurethan- Hartschaumstoffes als Zwischenschicht für Verbundelemente oder zum Aus­ schäumen von Hohlräumen in Kühlmöbelgehäusen oder Heizungselementen.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012136608A1 (de) * 2011-04-07 2012-10-11 Basf Se Verfahren zur herstellung von pu-hartschaumstoffen

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012136608A1 (de) * 2011-04-07 2012-10-11 Basf Se Verfahren zur herstellung von pu-hartschaumstoffen
CN103459451A (zh) * 2011-04-07 2013-12-18 巴斯夫欧洲公司 制备pu硬质泡沫材料的方法
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