DE20016151U1

DE20016151U1 - Zusatzfeder

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Publication number: DE20016151U1
Application number: DE20016151U
Authority: DE
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2000-09-18
Filing date: 2000-09-18
Publication date: 2000-12-21
Anticipated expiration: 2010-09-19

Description

Die Erfindung betrifft eine Zusatzfeder, die in Luftfedern von Kraftfahrzeugen eingesetzt wird und die in Anspruch 1 beschriebenen Merkmale aufweist. Diese besteht bevorzugt aus zelligen Polyurethanelastomeren, die gegebenenfalls PoIyharnstoffStrukturen enthalten können, besonders bevorzugt auf der Basis von zelligen Polyurethanelastomeren mit einer Dichte nach DIN 53420 von 200 bis 1100, bevorzugt 300 bis 800 kg/m³, einer Zugfestigkeit nach DIN 53571 von > 2, bevorzugt 2 bis 8 N/mm², einer Dehnung nach DIN 53571 von > 300, bevorzugt bis 700 % und einer Weiterreißfestigkeit nach DIN 53515 von > 8, bevorzugt 8 bis 25 N/mm. Die erfindungsgemäßen Zusatzfedern sind detailliert in der Figur 1 dargestellt, wobei weitere Einzelheiten in den Figuren 2 und 4 dargestellt sind.

Die aus Polyurethanelastomeren hergestellten Federungselemente werden in Automobilen beispielsweise innerhalb des Fahrwerks, verwendet und sind allgemein bekannt. Sie werden insbesondere in Kraftfahrzeugen als Zusatzfedern, Pralldämpfer oder Endanschläge eingesetzt.

Die erfindungsgemäßen Zusatzfedern werden in Luftfedern eingebaut. Unter Luftfedern versteht man flexible Gummibälge, die je nach Belastung oder Komfort mit Druckluft befüllt werden. Diese Luftfedern werden in Kraftfahrzeugen zumeist an Stelle von Stahlfedern, Stoßdämpfern oder anderen mechanischen Federelementen eingesetzt.

Aufgrund der sehr unterschiedlichen Charakteristika und Eigenschaften einzelner Automobilmodelle müssen die Zusatzfedern individuell an die verschiedenen Automobilmodelle angepaßt werden, um eine ideale Fahrwerksabstimmung im Zusammenspiel mit der Luftfeder zu erreichen. Beispielsweise können bei der Entwicklung der Zusatzfedern das Gewicht des Fahrzeugs, das Fahrwerk des speziellen Modells, die vorgesehenen Stoßdämpfer, die Abmessungen des Automobils und seine Motorleistung sowie die gewünschte Federcharakteristik je nach gewünschtem Komfort bei der Fahrt berücksichtigt werden. Hinzu kommt, dass durch die Konstruktion der Automobile schon aufgrund des zur Verfügung stehenden Platzes individuelle auf die jeweilige Automobilkonstruktion abgestimmte Einzellösungen gefunden werden müssen.

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Aus den genannten Gründen können die bekannten Lösungen für die Ausgestaltung einzelner Zusatzfedern nicht generell auf neue Automobilmodelle übertragen werden. Bei jeder neuen Entwicklung eines Automobilmodells muss eine neue Form der Zusatzfeder entwickelt werden, die den spezifischen Anforderungen des Modells gerecht wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es somit, für ein spezielles, neues Automobilmodell eine Zusatzfeder für die Luftfederung zu entwickeln, die den spezifischen Anforderungen gerade dieses Modells gerecht wird und einen möglichst guten Fahrkomfort und eine ausgezeichnete Fahrsicherheit gewährleistet.

Gerade die räumliche Ausgestaltung der Zusatzfedern, d.h. ihre dreidimensionale Form, hat neben ihrem Material, einen entscheidenden Einfluß auf ihre Funktion. Über die Form der Zusatzfedern wird nicht nur ein genaues Einpassen in die Automobilkonstruktion gewährleistet, sondern auch die Federcharakteristik gezielt gesteuert. Dabei haben nicht nur Länge und Dicke der Zusatzfeder Einfluß auf die Funktion, sondern auch weitere Ausgestaltungen in der Form wie z.B. Einfräsungen, Rundungen, Einschnitte, Noppen, Anknüpfungselemente oder ähnliches. Diese dreidimensionale Form der Zusatzfeder muß somit individuell für jedes Automobilmodell entwickelt werden.

Um den Anforderungen, denen die erfindungsgemäße Zusatzfeder gerecht werden sollte, zu entsprechen, war insbesondere die Federcharakteristik, insbesondere das Kraft-Weg-Diagramm der Zusatzfeder den für dieses Fahrzeugmodell spezifizierten Einbaubedingungen anzupassen. Weiterhin war bei der Auswahl des Polyurethan-Elastomers für die erfindungsgemäße Zusatzfeder zu beachten, daß die Feder, die durch den in der Luftfeder herrschenden Druck von etwa 15 bar zusammengedrückt wird, nach dem Abbau des Druckes schnell wieder in ihre Ausgangsstellung zurückkehrt. Dies wird zum einen über die Dichte der Zusatzfeder beeinflußt. Vorteilhaft sind Dichten des für die Feder eingesetzten Elastomers von kleiner 550 g/l, insbesondere kleiner 500 g/l. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn zumindest ein Teil der Zellen der Zusatzfeder offen sind. Dadurch kann ein schneller Druckausgleich innerhalb der Feder stattfinden.

Diese Anforderungen werden durch die eingangs dargestellten Zusatzfedern erfüllt. Die erfindungsgemäßen Zusatzfedern sind im Detail in der Figur 1 dargestellt. Fertigungsbedingte Abweichungen in den Abmessungen von bis zu +/- 2 mm können toleriert werden.. Gerade die beschriebene dreidimensionale Form erwies sich als besonders geeignet, den spezifischen

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Anforderungen durch das spezielle Automobilmodell gerecht zu werden, insbesondere auch im Hinblick auf die spezifischen räumlichen Anforderungen und die geforderte Federcharakteristik.

Die erfindungsgemäße Zusatzfeder wird in Figur 1 dargestellt. Figur 2 zeigt den oberen Bereich X der Figur 1 im Detail. Die Zusatzfeder ist charakterisiert durch einen zylindrischen Aufbau (1) mit einer Höhe h von 60 mm, einem Durchmesser d von 29 mm am oberen Ende der Zusatzfeder, der sich mit einem Winkel von 45° auf 32 mm erhöht, danach eine runde Einschnürung aufweist, die an ihrer tiefsten Stelle 1 mm tief, und 5,5 mm vom oberen Ende der Zusatzfeder entfernt ist, danach in einem Winkel von 60 ° auf einen Durchmesser von 44 mm ansteigt, danach in einem Winkel von 90 ° eine Einschnürung (3) mit einem Durchmesser von 35 mm aufweist, die 27 mm vom oberen Ende der Zusatzfeder entfernt ist, danach zu einem Durchmesser von 44 mm ansteigt, danach eine weitere Einschnürung (4) mit einem Durchmesser von 35 mm in einem Winkel von- 90 ° in einer Höhe von 41 mm vom oberen Ende des Schwingungsdämpfers aufweist, die wiederum zu einem Durchmesser von 44 mm ansteigt und am unteren Ende in einem Winkel von 35 ° zu einem Durchmesser von 20 mm zuläuft, einem in der Mitte der Zusatzfeder verlaufenden Hohlraum (5) mit einem Durchmesser von 12 mm am oberen Ende, der sich 12 mm vom oberen Ende mit einem Winkel 20 ° auf 15 mm verbreitert.

Die besonderen Eigenschaften dieser Form einer Zusatzfeder können beispielsweise durch die Kraft-Weg-Kennlinie in -der für das Fahrzeugmodell spezifizierten Einbausituation dargestellt werden (Figur 3), die optimale Federcharakteristik für dieses Modell darstellt. Der charakteristische Verlauf der Kennlinie gibt beispielsweise eine Aussage über die Anfangssteifigkeit, die maximale Einfederung sowie die durch die Zusatzfeder mögliche Arbeitsaufnahme(Fläche unter der Kraft-Weg-Kennlinie der Zusatzfeder) . Die komplexen Zusammenhänge sind beispielsweise in Reimpell/Stoll, "Fahrwerktechnik: Stoß- und Schwingungsdämpfer", S. 166ff beschrieben. Wie anhand der Figur 3 dargestellt, konnten durch die in Figur 1 dargestellte dreidimensionale Form der erfindungsgemäßen Zusatzfeder die Anforderung bezüglich der Federcharakteristik voll erfüllt werden.

Für den Einsatz der Zusatzfeder im Kraftfahrzeug ist es bevorzugt, in die obere Einschnürung (2) einen Kunststoffring einzuführen. Der Ring ist in Figur 4 dargestellt". Er hat einen Außendurchmesser von 48 mm, eine Höhe von 13 mm und einen Innendurchmesser, der genau in die obere Einschnürung (2) der Zusatzfeder, wie es in Figur 1 dargestellt ist, paßt.

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Der Ring ist vorzugsweise aus einem kompakten Kunststoffmaterial hergestellt. Insbesondere wird Polyoxymethylen (POM) verwendet.

Die Anordnung für die Bestimmung der Kraft-Weg-Kennlinie der in Figur 1 dargestellten Zusatzfeder zeigt Figur 5. Bei der Bestimmung der Kraft-Weg-Kennlinie wird der Kunststoffring auf der Zusatzfeder angebracht. Die Zusatzfeder wird zwischen einem Stützteller (6) in den die Kolbenstange (7) integriert ist, und einer Scheibe (8), welche die Dämpferkappe des Stoßdämpfers simuliert, eingespannt. Bei der Bestimmung muß die Prüfvorrichtung öl- und fettfrei sein. Es wird dreimal mit einer Kraft von 2 0 kN vorgedrückt, danach wird sofort die Kennlinie mit der selben Kraft und einer Prüfgeschwindigkeit von 50 +/- 10 mm/min aufgenommen.

Die erfindungsgemäße Zusatzfeder basiert bevorzugt auf Elastomeren auf der Basis von Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten, beispielsweise Polyurethanen und/oder Polyharnstoffen, beispielsweise Polyurethanelastomeren, die gegebenenfalls HarnstoffStrukturen enthalten können. Bevorzugt handelt es sich bei den Elastomeren um mikrozellige Elastomere auf der Basis von Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten, bevorzugt mit Zellen mit einem Durchmesser von 0,01 mm bis 0,5 mm, besonders bevorzugt 0,01 bis 0,15 mm. Besonders bevorzugt besitzen die Elastomere die eingangs genannten physikalischen Eigenschaften. Elastomere auf der Basis von Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten und ihre Herstellung sind allgemein bekannt und vielfältig beschreiben, beispielsweise in EP-A 62 835, EP-A 36 994, EP-A 250 969, DE-A 195 48 770 und DE-A 195 48 771.

Die Herstellung erfolgt üblicherweise durch Umsetzung von Isocyanaten mit gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen.

Die Elastomere auf der Basis von zelligen Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte werden üblicherweise in einer Form hergestellt, in der man die reaktiven Ausgangskomponenten miteinander umsetzt. Als Formen kommen hierbei allgemein übliche Formen in Frage, beispielsweise Metallformen, die aufgrund ihrer Form die erfindungsgemäße dreidimensionale Form der Zusatzfeder gewährleisten.. 40

Die Herstellung der Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte kann nach allgemein bekannten Verfahren erfolgen, beispielsweise indem man in einem ein- oder zweistufigen Prozeß die folgenden Ausgangsstoffe einsetzt:
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(a) Isocyanat,

(b) gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen,

(c) Wasser und gegebenenfalls

(d) Katalysatoren,

(e) Treibmittel und/oder

(f) Hilfs- und/oder Zusatzstoffe, beispielsweise Polysiloxane und/oder Fettsäuresulfonate.

Die Oberflächentemperatur der Forminnenwand beträgt üblicherweise 40 bis 95°C, bevorzugt 50 bis 90⁰C.

Die Herstellung der Formteile wird insbesondere bei einem NCO/OH-Verhältnis von 0,85 bis 1,20 durchgeführt, wobei die erwärmten Ausgangskomponenten gemischt und in einer der gewünschten Formteildichte entsprechenden Menge in ein beheiztes, bevorzugt dichtschließendes Formwerkzeug gebracht werden.

Die Formteile ,sind nach 5 bis 60 Minuten ausgehärtet und damit entformbar.
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Die Menge des in das Formwerkzeug eingebrachten Reaktionsgemisches wird üblicherweise so bemessen, daß die erhaltenen Formkörper die bereits dargestellte Dichte aufweisen.

Die Ausgangskomponenten werden üblicherweise mit einer Temperatur von 15 bis 120⁰C, vorzugsweise von 30 bis 110⁰C, in das Formwerkzeug eingebracht. Die Verdichtungsgrade zur Herstellung der Formkörper liegen zwischen 1,1 und 8, vorzugsweise zwischen 2 und 6.

Die zelligen Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte werden zweckmäßigerweise nach dem one shot-Verfahren mit Hilfe der Niederdruck-Technik oder insbesondere der Reaktionsspritzguß-Technik (RIM) in offenen oder vorzugsweise geschlossenen Formwerkzeugen, hergestellt. Die Reaktion wird insbesondere unter Verdichtung in einem geschlossenen Formwerkzeug durchgeführt. Die Reaktionsspritzguß-Techhik wird beispielsweise beschrieben von H. Piechota und H. Röhr in "Integralschaumstoffe", Carl Hanser-Verlag, München, Wien 1975; D.J. Prepelka und J.L. Wharton in Journal of Cellular Plastics, März/April 1975, Seiten 87 bis 98 und U. Knipp in Journal of Cellular Plastics, März/April 1973, Seiten 76-84.

Bei Verwendung einer Mischkammer mit mehreren Zulaufdüsen können die Äusgangskomponenten einzeln zugeführt und in der Mischkammer intensiv vermischt werden. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, nach dem Zweikomponenten-Verfahren zu arbeiten.

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Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird in einem zweistufigen Prozeß zunächst ein NCO-gruppenhaltiges Prepolymer hergestellt. Dazu wird die Komponente (b) mit (a) im Überschuß, üblicherweise bei Temperaturen von 80⁰C bis 160⁰C, vorzugsweise von 110⁰C bis 150⁰C, zur Reaktion gebracht. Die Reaktionszeit ist auf das Erreichen des theoretischen NCO-Gehaltes bemessen.

Bevorzugt erfolgt demnach die erfindungsgemäße Herstellung der Formkörper in einem zweistufigen Verfahren, indem man in der ersten Stufe durch Umsetzung von (a) mit (b) ein Isocyanatgruppen aufweisendes Prepolymer herstellt und dieses Prepolymer in der zweiten Stufe in einer Form mit einer Vernetzerkomponente, enthaltend gegebenenfalls die weiteren eingangs dargestellten Komponenten, umsetzt.

Zur Verbesserung der Entformung der Schwingungsdämpfer hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Formwerkzeuginnenflächen zumindest zu Beginn einer Produktionsreihe mit üblichen äußeren Formtrennmitteln, beispielsweise auf Wachs- oder Silikonbasis oder insbesondere mit wäßrigen Seifenlösungen, zu beschichten.

Die Formstandzeiten betragen in Abhängigkeit von der Größe und Geometrie des Formteils durchschnittlich 5 bis 60 Minuten.

Nach der Herstellung der Formteile in der Form können die Formteile bevorzugt für eine Dauer von 1 bis 48 Stunden bei Temperaturen von üblicherweise von 70 bis 120⁰C getempert werden.

Zu den Ausgangskomponenten zur Herstellung der Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte kann folgendes ausgeführt werden:

Als Isocyanate (a) können allgemein bekannte (cyclo)aliphatische und/oder aromatische Polyisocyanate eingesetzt werden. Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Zusatzfedern eignen sich besonders aromatische Diisocyanate, vorzugsweise 2,2'-, 2,4'- und/oder 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat (MDI), 1,5-Naphthylendiisocyanat (NDI), 2,4- und/oder .2, 6-Toluylendiisocyanat (TDI)., 3,3'-Dimethyl-diphenyl-diisocyanat (TODI), 1,2-Diphenylethandiisocyanat, Phenylendiisocyanat und/oder aliphatische Isocyanate wie z.B.

1,12-Dodecan-, 2-Ethyl-l,4-butan, 2-Methyl-l,5-pentan- 1,4-Butandiisocyanat und vorzugsweise 1,6-Hexamethylendiisocyanat und/oder cycloaliphatische Diisocyanate z.B. Cyclohexan-1,3- und 1,4-diisocyanat, 2,4- und 2,6-Hexahydrotoluyllen-diisocyanat, 4,4^&lgr;-, 2,4^l- und 2, 2'-Dicyclohexylmethan-diisocyanat, vorzugsweise l-Isocyanato-3,3,S-trimethyl-S-isocyanatomethylcyclohexan und/oder Polyisocyanate wie z.B. Polyphenylpolymethylenpolyisocyanate. Die Isocyanate können in Form der reinen Verbindung,

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in Mischungen und/oder in modifizierter Form, beispielsweise in Form von Uretdionen, Isocyanuraten, Allophanaten oder Biureten, vorzugsweise in Form von Urethan- und Isocyanatgruppen enthaltenden Umsetzungsprodukten, sogenannten Isocyanat-Prepolymeren, eingesetzt werden. Bevorzugt werden gegebenenfalls modifiziertes 2,2^&Lgr;-, 2,4'- und/oder 4,4 '-Diphenylmethandiisocyanat (MDI), 1,5-Naphthylendiisocyanat (NDI), 3,3'-Dimethyl-diphenyl-diisocyanat (TODI), 2,4- und/oder 2,6-Toluylendiisocyanat (TDI) und/oder Mischungen dieser Isocyanate eingesetzt.

Als gegenüber Isocyanaten reaktive Verbindungen (b) können allgemein bekannte Polyhydroxylverbindungen eingesetzt werden, bevorzugt solche mit einer Funktionalität von 2 bis 3 und bevorzugt einem Molekulargewicht von 60 bis 6000, besonders bevorzugt 500 bis 6000, insbesondere 800 bis 5000. Bevorzugt werden als (b) Polyetherpolyole, Polyesterpolyalkohole und/oder hydroxylgruppenhaltige Polycarbonate eingesetzt.

Geeignete Polyetherpolyole können hergestellt werden nach bekannten Verfahren, beispielsweise durch anionische Polymerisation mit Alkal!hydroxiden, wie z.B. Natrium- oder Kaliumhydroxid, oder Alkalialkoholaten, wie z.B. Natriummethylat, Natrium- und Kaliumethylat oder Kaliumisopropylat, als Katalysatoren und unter Zusatz mindestens eines Startermoleküls, das 2 oder 3, vorzugsweise 2 reaktive Wasserstoffatome gebunden enthält, oder durch kationische Polymerisation mit Lewissäuren, wie z.B. Antimonpentachlorid, Borfluorid-Etherat u.a. oder Bleicherde als Katalysatoren aus einem oder mehreren Alkylenoxiden mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen im Alkylenrest.

Geeignete Alkylenoxide sind beispielsweise 1,3-Propylenoxid, 1,2- bzw. 1,3-Butylenoxid, vorzugsweise Ethylenoxid, 1,2-Propylenoxid und Tetrahydrofuran. Die Alkylenoxide können einzeln, alternierend nacheinander oder als Mischung verwendet werden. Als Startermoleküle kommen beispielsweise in Betracht: wasser, organische Dicarbonsäuren, wie Bernsteinsäure, adipinsäure, Phthalsäure und Terephthalsäure, aliphatische und aromatische, N-mono- und N, N'-dialkylsubstituierte Diamine mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen im Alkylrest, wie mono- und dialkylsubstituiertes Ethylendiamin, 1,3-Propylendiamin, 1,3- bzw. 1,4-Butylendiamin, 1,2-, 1,3-, 1,4-, 1,5- und 1,6-Hexamethylendiamin, Alkanolamine, wie z.B. Ethanolamin, N-Methyl- und N-Ethylethanolamin, Dialkanolamine, wie z.B. Diethanolamin, N-Methyl- und N-Ethyl-diethanolamin, und Trialkanolamine, wie z.B. Triethanolamin, und Ammoniak. Vorzugsweise verwendet werden zwei- und oder dreiwertige Alkohole, z.B. Alkandiole mit 2 bis

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12 C-Atomen, vorzugsweise 2 bis 4 C-Atomen, wie z.B. Ethandiol, Propandiol-1,2, und -1,3, Butandiol-1,4, Pentrandiol-1,5, Hexandiol-1,6, Glycerin, Trimethylolpropan, und Dialkylenglykole, wie z.B. Diethylenglykol und Dipropylenglykol. 5

Bevorzugt werden als (b) Polyesterpolyalkohole, im Folgenden auch als Polyesterpolyole bezeichnet, eingesetzt. Geeignete Polyesterpolyole können beispielsweise aus Dicarbonsäuren mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen und zweiwertigen Alkoholen hergestellt werden. Als Dicarbonsäuren kommen beispielsweise in Betracht: aliphatische Dicarbonsäuren, wie Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Korksäure, Azelainsäure und Sebacinsäure und aromatische Dicarbonsäuren, wie Phthalsäure, Isophthalsäure und Terephthalsäure. Die Dicarbonsäuren können einzeln oder als Gemische verwendet werden. Zur Herstellung der Polyesterpolyole kann es gegebenenfalls vorteilhaft sein, anstelle der Carbonsäure die entsprechenden Carbonsäurederivate, wie Carbonsäureester mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen im Alkoholrest, Carbonsäureanhydride oder Carbonsäurechloride zu verwenden. Beispiele für zweiwertige Alkohole sind Glykole mit 2 bis 16 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 2 bis 6 Kohlenstoffatome, wie z.B. Ethylenglykol, Diethylenglykol, Butandiol-1,4, Pentandiol-1,5, Hexandiol-1,6, Decandiol-1,10, 2-Methylpropan-l,3-diol, 2,2-Dimethylpropandiol-1,3, Propandiol-1,3 und Dipropylenglykol. Je nach den gewünschten Eigenschaften können die zweiwertigen Alkohole allein oder gegebenenfalls in Mischungen untereinander verwendet werden.

Als Polyesterpolyole vorzugsweise verwendet werden Ethandiolpolyadipate, 1,4-Butandiol-polyadipate, Ethandiol-butandiol-polyadipate, 1,6-Hexandiol-neopentylglykol-polyadipate, 1,6-Hexandiol-1,4-Butandiol-polyadipate, 2-Methy1-1,3-propandiol-1,4-butandiol-polyadipate und/oder Polycaprolactone.

Geeignete estergruppenhaltige Polyoxyalkylenglykole, im wesentliehen Polyoxytetramethylenglykole, sind Polykondensate aus organischen, vorzugsweise aliphatischen Dicarbonsäuren, insbesondere Adipinsäure mit Polyoxymethylenglykolen des zahlenmittleren Molekulargewichtes von 162 bis 600 und gegebenenfalls aliphatischen Diolen, insbesondere Butandiol-1,4. Ebenfalls geeignete estergruppenhaltige Polyoxytetramethylenglykole sind solche aus der Polykondensation mit e-Caprolacton gebildete Polykondensate.

Geeignete carbonatgruppenhaltige Polyoxyalkylenglykole, im wesentlichen Polyoxytetramethylenglykole, sind Polykondensate aus diesen mit Alkyl- bzw. Arylcarbonaten oder Phosgen..

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Beispielhafte Ausführungen zu der Komponente (b) sind in DE-A 195 48 771, Seite 6, Zeilen 26 bis 59 gegeben.

Zusätzlich zu den bereits beschriebenen gegenüber Isocyanaten reaktiven Komponenten können weiterhin niedermolekulare Kettenverlängerungsund/oder Vernetzungsmittel (bl) mit einem Molekulargewicht von kleiner 500, bevorzugt 60 bis 499 eingesetzt werden, beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe der di- und/oder trifunktionellen Alkohole, di- bis tetrafunktioneilen Polyoxyalkylen-polyole und der alkylsubstituierten aromatischen Diamine oder von Mischungen aus mindestens zwei der genannten Kettenverlängerungs- und/oder Vernetzungsmittel.

Als Komponente (bl) können beispielsweise Alkandiole mit 2 bis 12, bevorzugt 2, 4, oder 6 Kohlenstoffatomen verwendet werden, beispielsweise Ethan-, 1,3-Propan-, 1,5-Pentan-, 1,6-Hexan-, 1,7-Heptan-, 1,8-Octan-, 1,9-Nonan-, 1,10-Decandiol und vorzugsweise 1,4-Butandiol, Dialkylenglykole mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen, wie beispielsweise Diethylenglykol und Dipropylenglykol und/oder di- bis tetrafunktionelle Polyoxyalkylen-polyole.

Geeignet sind jedoch auch verzweigtkettige und/oder ungesättigte Alkandiole mit üblicherweise nicht mehr als 12 Kohlenstoffatomen, wie z.B. 1, 2-Propandiol, 2-Methyl-, 2,2-Dimethyl-propandiol-l,3, 2-Butyl-2-ethylpropandiol-l,3, Buten-2-diol-l,4 und Butin-2-diol-1,4, Diester der Terephthalsäure mit Glykolen mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie z.B. Terephthalsäure-bis-ethylenglykol- oder -butandiol-1,4, Hydroxyalkylenether des Hydrochinons oder Resorcins, wie z.B. 1,4-Di-(b-hydroxyethyl)-hydrochinon oder 1,3-Di (ä-hydroxyethyl)-resorcin, Alkanolamine mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen, wie z.B. Ethanolamin, 2-Aminopropanol und 3-Amino-2,2-dimethylpropanol, N-Alkyldialkanolamine, wie beispielsweise N-Methyl- und N-Ethyl-diethanolamin.

Als höherfunktioneile Vernetzungsmittel (bl) seien beispielsweise tri- und höherfunktionelle Alkohole, wie z.B. Glycerin, Trimethylolpropan, Pentaerythrit und Trihydroxycyclohexane sowie Trialkanolamine, wie z.B. Triethanolamin genannt.

Als Kettenverlängerungsmittel können verwendet werden: alkylsubstituierte aromatische Polyamine mit Molekulargewichten vorzugsweise von 122 bis 400, insbesondere primäre aromatische Diamine, die in ortho-Stellung zu den·Aminogruppen mindestens einen Alkylsubstituenten besitzen, welcher die Reaktivität der Aminogruppe durch sterische Hinderung vermindert, die bei Raumtemperatur flüssig und mit den höhermolekularen, bevorzugt mindestens difunktionellen Verbindungen (b) unter den Verarbeitungs-

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bedingungen zumindest teilweise, vorzugsweise jedoch vollständig mischbar sind.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Formkörper können die technisch gut zugänglichen 1,3,5-Triethyl-2,4-phenylendiamin, 1-Methyl-3,5-diethyl-2,4-phenylendiamin, Mischungen aus 1-Methyl-3,5-diethyl-2,4- und -2,6-phenylendiaminen, sogenanntes DETDA, Isomerengemische aus 3,3'-di- oder 3,3',5,5'-tetraalkylsubstituierten 4, 4'-Diaminodiphenylmethanen mit 1 bis 4 C-Atomen im Alkylrest, insbesondere Methyl-, Ethyl- und Isopropylreste gebunden enthaltende 3,3',5,5'-tetraalkylsubstituierte 4, 4'-Diaminodiphenylmethane sowie Gemische aus den genannten tetraalkylsubstituierten 4,4'-Diamino-diphenylmethanen und DETDA verwendet werden.

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Zur Erzielung spezieller mechanischer Eigenschaften kann es auch zweckmäßig sein, die alkylsubstituierten aromatischen Polyamine im Gemisch mit den vorgenannten niedermolekularen mehrwertigen Alkoholen, vorzugsweise zwei- und/oder dreiwertigen Alkoholen oder Dialkylenglykolen zu verwenden.

Bevorzugt erfolgt die Herstellung der erfindungsgemäßen Produkte in Abwesenheit von aromatischen Diaminen.

Die Herstellung der zelligen Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte kann bevorzugt in Gegenwart von Wasser (c) durchgeführt werden. Das Wasser wirkt sowohl als Vernetzer unter Bildung von Harnstoffgruppen als auch aufgrund der Reaktion mit Isocyanatgruppen unter Bildung von Kohlendioxid als Treibmittel. Aufgrund dieser doppelten Funktion wird es in dieser Schrift getrennt von (e) und (b) aufgeführt. Per Definition enthalten die Komponenten (b) und (e) somit kein Wasser, das per Definition ausschließlich als (c) aufgeführt wird.

Die Wassermengen, die zweckmäßigerweise verwendet werden können, betragen 0,01 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,3 bis 3,0 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Komponente (b). Das Wasser kann vollständig oder teilweise in Form der wäßrigen Lösungen der sulfonierten Fettsäuren eingesetzt werden.

Zur Beschleunigung der Reaktion können dem Reaktionsansatz sowohl bei der.Herstellung eines Prepolymeren als auch gegebenenfalls bei der Umsetzung eines Prepolymeren mit einer Vernetzerkomponente allgemein bekannte Katalysatoren (d) zugefügt werden.

Die Katalysatoren (d) können einzeln wie auch in Abmischung miteinander zugegeben werden. Vorzugsweise sind dies metallorganische Verbindungen, wie Zinn-(II)-Salze von organischen

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Carbonsäuren, beispielsweise Zinn-(II)-dioctoat, Zinn-(II)-dilaurat, Dibutylzinndiacetat und Dibutylzinndilaurat und tertiäre Amine wie Tetramethylethylendiamin, N-Methylmorpholin, Diethylbenzylamin, Triethylamin, Dimethyleyelohexylamin, Diazabicyclo-5 octan, &Ngr;,&Ngr;'-Dimethylpiperazin, N-Methyl,N'-(4-N-Dimethylamino)-Butylpiperazin, &Ngr;,&Ngr;,&Ngr;',N" ,&Ngr;''-Pentamethyldiethylendiamin oder · ähnliche.

Weiterhin kommen als Katalysatoren in Betracht: Amidine, beispielsweise 2,3-Dimethyl-3,4,5,6-tetrahydropyrimidin, Tris-(dialkylaminoalkyl)-s-hexahydrotriazine, insbesondere Tris-(N,N-dimethylaminopropyl)-s-hexahydrotriazin, Tetraalkylammoniumhydroxide, beispielsweise Tetramethylammoniumhydroxid, Alkalihydroxide, beispielsweise Natriumhydroxid, und Alkalialkoholate, beispielsweise Natriummethylat und Kaliumisopropylat, sowie Alkalisalze von langkettigen Fettsäuren mit 10 bis 20 C-Atomen und gegebenenfalls seitenständigen OH-Gruppen.

Je nach einzustellender Reaktivität gelangen die Katalysatoren (d) in Mengen von 0,001 bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Prepolymere, zur Anwendung.

Gegebenenfalls¹ können in der Polyurethanherstellung übliche Treibmittel (e.) verwendet werden. Geeignet sind beispielsweise niedrig siedende Flüssigkeiten, die unter dem Einfluß der exothermen Polyadditionsreaktion verdampfen. Geeignet sind Flüssigkeiten, welche gegenüber dem organischen Polyisocyanat inert sind und Siedepunkte unter 100⁰C aufweisen. Beispiele derartiger, vorzugsweise verwendeter Flüssigkeiten sind halogenierte, Vorzugsweise fluorierte Kohlenwasserstoffe, beispielsweise Methylenchlorid und Dichlormonofluormethan, per- oder partiell fluorierte Kohlenwasserstoffe, beispielsweise Trifluormethan, Difluormethan, Difluorethan, Tetrafluorethan und Heptafluorpropan, Kohlenwasserstoffe, wie z.B. n- und iso-Butan, n- und iso-Pentan sowie die technischen Gemische dieser Kohlenwasserstoffe, Propan, Propylen, Hexan, Heptan, Cyclobutan, Cyclopentan und Cyclohexan, Dialkylether, wie z.B. Dimethylether, Diethylether und Furan, Carbonsäureester, wie z.B. Methyl- und Ethylformiat, Ketone, beispielsweise Aceton, und/oder fluorierte und/oder perfluorierte, tertiäre Alkylamine, beispielsweise Perfluor-dimethyl-isopropylamin. Auch Gemische dieser niedrigsiedenden Flüssigkeiten untereinander und/oder mit anderen substituierten oder unsubstituierten Kohlenwasserstoffen können verwendet werden.

Die zweckmäßigste Menge an niedrigsiedender Flüssigkeit zur Herstellung derartiger zellhaltiger elastischer Formkörper aus Harnstoffgruppen gebunden enthaltenden Elastomeren hängt ab von

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der Dichte, die man erreichen will, sowie von der Menge des bevorzugt mit verwendeten Wassers. Im allgemeinen liefern Mengen von 1 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 11 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Komponente (b), zufriedenstellende Ergebnisse. Besonders bevorzugt wird ausschließlich Wasser (c) als Treibmittel eingesetzt.

Bei der erfindungsgemäßen Herstellung der Zusatzfedern können Hilfs- und Zusatzstoffe (f) eingesetzt werden. Dazu zählen beispielsweise allgemein bekannte oberflächenaktive Substanzen, Hydrolyseschutzmittel, Füllstoffe, Antioxidantien, Zellregler, Flammschutzmittel sowie Farbstoffe. Als oberflächenaktive Substanzen kommen Verbindungen in Betracht, welche zur Unterstützung der Homogenisierung der Ausgangsstoffe dienen und gegebenenfalls auch geeignet sind, die Zellstruktur zu regulieren. Genannt seien beispielsweise zu den erfindungsgemäßen Emulgatoren zusätzliche Verbindungen mit emulgierender Wirkung, wie die Salze von Fettsäuren mit Aminen, beispielsweise ölsaures Diethylamin, stearinsaures Diethanolamin, ricinolsaures Diethanolamin, Salze von Sulfonsäuren, beispielsweise Alkalioder Ammoniumsalze von Dodecylbenzol- oder Dinaphthylmethandisulfonsäure. Des weiteren kommen Schaumstabilisatoren in Frage, beispielsweise oxethylierte Alkylphenole, oxethylierte Fettalkohole, Paraffinöle, Ricinusöl- bzw. Ricinolsäureester, Türkischrotöl und Erdnußöl und Zellregler, wie Paraffine und Fettalkohole. Außerdem können als (f) Polysiloxane und/oder Fettsäuresulfonate eingesetzt werden. Als Polysiloxane können allgemein bekannte Verbindungen verwendet werden, beispielsweise Polymethylsiloxane, Polydimethylsiloxane und/oder Polyoxyalkylen-Silikon-Copolymere. Bevorzugt weisen die Polysiloxane eine Viskosität bei 25°C von 20 bis 200.0 MPas auf.

Als Fettsäuresulfonate können allgemein bekannte sulfonierte Fettsäuren, die auch kommerziell erhältlich sind, eingesetzt werden. Bevorzugt wird als Fettsäuresulfonat sulfoniertes Rizinusöl eingesetzt.

Die oberflächenaktiven Substanzen werden üblicherweise in Mengen von 0,01 bis 5 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Komponenten (b) angewandt.

Claims

1. Zusatzfeder für den Einbau in Luftfedern von Kraftfahrzeugen, gekennzeichnet durch einen zylindrischen Aufbau (1) mit einer Höhe h von 60 mm, einem Durchmesser d von 29 mm am oberen Ende der Zusatzfeder, der sich mit einem Winkel von 45° auf 32 mm erhöht, danach eine runde Einschnürung aufweist, die an ihrer tiefsten Stelle 1 mm tief und 5,5 mm vom oberen Ende der Zusatzfeder entfernt ist, danach in einem Winkel von 60° auf einen Durchmesser von 44 mm ansteigt, danach in einem Winkel von 90° eine Einschnürung (3) mit einem Durchmesser von 35 mm aufweist, die 27 mm vom oberen Ende der Zusatzfeder entfernt ist, danach zu einem Durchmesser von 44 mm ansteigt, danach eine weitere Einschnürung (4) mit einem Durchmesser von 35 mm in einem Winkel von 90° in einer Höhe von 41 mm vom oberen Ende des Schwingungsdämpfers aufweist, die wiederum zu einem Durchmesser von 44 mm ansteigt und am unteren Ende in einem Winkel von 35° zu einem Durchmesser von 20 mm zuläuft, einem in der Mitte der Zusatzfeder verlaufenden Hohlraum (5) mit einem Durchmesser von 12 mm am oberen Ende, der sich 12 mm vom oberen Ende mit einem Winkel 20° auf 15 mm verbreitert.

2. Zusatzfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Einschnürung (2) ein Kunstoffring (5) eingeführt wird.

3. Zusatzfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Polyurethan-Elastomeren besteht.

4. Zusatzfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus zelligen Polyurethan-Elastomeren besteht.

5. Zusatzfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus zelligen Polyurethan-Elastomeren besteht, die zumindest teilweise offenzelllig sind.