DE2204481B2

DE2204481B2 - Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Polyurethanschaums

Info

Publication number: DE2204481B2
Application number: DE19722204481
Authority: DE
Inventors: Felix P. Chester Carroll; Harold A. Havertown Green
Original assignee: Air Products and Chemicals Inc
Current assignee: Air Products and Chemicals Inc
Priority date: 1972-01-31
Filing date: 1972-01-31
Publication date: 1978-10-26
Also published as: DE2204481C3; DE2204481A1

Description

Es ist bekannt, zur Herstellung von Polyurethanschäumen Kombinationen aus einem organischen Zinnsalz und Triäthylendiamin als Katalysator zu verwenden. Mit diesem Katalysatorgemisch konnten Schaumstoffe mit einer Dichte von 0,021 bis 0,027 g/cm³ hergestellt werden. Schwierigkeiten traten jedoch auf, wenn man versuchte, flexible Polyurethanschäume mit höherer Dichte herzustellen, weil die geringere Konzentration an Wasser pro Gewichtseinheit Polyol im Vergleich zu den bei Schäumen geringerer Dichte verwendeten Konzentrationen zu erheblichen Änderungen im Verhalten des Ausgangsmaterials führte.

Polyurethanschaumhersteller erzeugen Ausgangsmaterialmischungen, die unter Bildung des gewünschten Polyurethanschaums reagieren. Bestimmte Vorrichtungen, Polyisocyanate, Polyole, oberflächenaktive Mittel, Modifizierungsmittel und Katalysatoren werden für eine große Zahl von Polyurethanschaumherstellern auf den Markt gebracht. Viele Hersteller bevorzugen die Möglichkeit, Rezepturen durch Wechseln einer oder mehrerer Reaktionskomponenten zu variieren, wobei sich die Zulieferer der einzelnen Komponenten dahingehend einstellen, daß sie Materialien auf den Markt bringen, die für vielfache Variationen der Rezepturen geeignet sind. Eine vom Hersteller gegebene Grundrezeptur eröffnet dabei einem erfahrenen Polyurethanchemiker viele Möglichkeiten, Abwandlungen davon im Hinblick auf die Polyole, Polyisocyanate und oberflächenaktive Mittel zu treffen.

Was Polyisocyanat und Polyol betrifft, sind Abänderungen der Rezepturen und Anpassung der Rezepturen an verschiedene Mischvorrichtungen als Routineabänderungen anzusehen, die dem Durchschnittstechnologen offensichtlich zur Verfügung stehen. Was jedoch Katalysatoren und Katalysatorgemische betrifft, so sind spezifische Verhältnisse Tür spezifische Katalysatoren notwendig. Größere Änderungen der Konzentrationen eines jeden der verschiedenen Katalysatoren sind als nicht möglich angesehen worden. Im allgemeinen werden die Anweisungen und Spezifikationen der Katalysatorhersteller als bindend angesehen.

Mischgeräte, die die Reaktionskomponenten in eingestellten Verhältnissen fördern, arbeiten mit einer begrenzten Präzision und sind chronologisch nicht genau aufeinander abgestimmt. Werden zwei katalysatorhaltige Ströme zur Herstellung eines Ausgangsgemisches zusammengemischt, kann das Verhältnis eines Katalysators zu dem anderen beträchtlich aufgrund der Ungenauigkeii der Mischgeräte variieren. Katalysatorsysteme, die geeignet sind, wenn jeder Katalysator genau bemessen wird, die aber eine enge Verhältnisbreite der Katalysatorkomponenten haben,

lü können für die industrielle Erzeugung von Polyurethanschäumen ungeeignet sein aufgrund der den Proportionierungssystemen der Mischgeräte eigenen nicht gleichförmigen Leistung.
Versuche, die unter genauer Dosierung der Ausgangsstoffe, die eine Katalysatorkombination aus Triäthylendiamin und Zinnoctanoat enthielten, durchgeführt wurden, haben innerhalb eines breiten Bereiches von Schaumdichten gute Ergebnisse gezeigt. Es wurden jedoch nur in begrenztem Umfange derartige Katalysatorkombinationen zur Herstellung von Schäumen mit Dichten von 0,032 bis 0,064 g/cm³ infolge der engen Konzentrationsbreite des Zinnkatalysators, die für eine gegebene Konzentration an Triäthylendiamin zulässig ist, angewendet. Das Zinnoctanoat und das Triäthylendiamin können nicht über Monate hinweg in dergleichen Lösung gelagert werden. Da derartige Mischungen keine lang andauernde Lagerungsfähigkeit besitzen, war es üblich, die zwei Komponenten in die Mischkammer in zwei getrenn-

jo ten Strömen einzupumpen. Die unvermeidbaren Veränderungen der Mengenverhältnisse, die bei einem derartigen getrennten Zupumpen der Ströme in Kauf zu nehmen sind, bedingen derartige Schwankungen, daß eine Verwendung der erwünschten Katalysatorkombination zur Herstellung von Schäumen mit Dichten von 0,032 bis 0,064 g/cm·¹ unter Einsatz von mechanischen Vorrichtungen nur relativ begrenzt möglich ist. Daher wurden tertiäre Amine, wie N-Äthylmorpholin, in Kombination mit Zinnoctanoat zur Herstellung von Schäumen mit dem angegebenen Dichtebereich eingesetzt. Obwohl Triäthylendiamin wesentlich aktiver ist, in kleineren Mengen eingesetzt werden muß und auch andere Vorteile gegenüber N-Äthylmorpholin besitzt, hat der einzige Nachteil des engen Spielraums bei der Kombination mit Zinnoctanoat bei der Herstellung von Schäumen mit Dichten innerhalb des angegebenen Bereiches ausgereicht, Triäthylendiamin in vielen Anlagen nicht mehr einzusetzen.

μ In der US-PS 34 48 065 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Polyurethanschaums unter Einsatz von Katalysatorgemischen aus Zinnoctanoat und einem N-hydroxyalkylsubstituierten Imidazol beschrieben. Die in dieser US-PS beschriebenen Katalysatorsysteme sind repräsentativ für Katalysatorsysteme, die eine sehr enge Zinn-Cokatalysatorbreite, wie sie vorstehend erwähnt wurde, aufweisen.

Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Polyurethanschaums mit einer

w) Dichte von 0,032 bis 0,064 g/cm¹ durch Umsetzung eines Polyalkylenätherpolyols mit wenigstens zwei Alkanolgruppen pro Molekül, eines organischen PoIyisocyanats mit wenigstens zwei Isocyanatgruppen pro Molekül und 1,5 bis 2 Teilen Wasser pro 100 Teile des Polyalkylenätherpolyols in Gegenwart eines Zinn-(Il)-octanoat und ein N-hydroxyalkylsubstituiertes Imidazol enthaltenden Katalysatorsystems. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man ein

Katalysatorsystem verwendet, das aus Zinn-(II)-octanoat, l-{2-Hydroxypropyl)-imidazol und dem Diformiat des Triäthylendiamins besteht, und in dem die Gewichtsmenge des l-(2-Hydroxypropyl)-imidazols nicht größer ist als die Menge des Diformiats des Triäthylendiamins in dem Reaktionsgemisch.

Die Verwendung des Diformiats des Triäthylendiamins ermöglicht die Einhaltung eines breiten Konzentrationsbereiches des Aminkatalysators sowie eines breiten Zinnoctoatkonzentralionsbereiches. Diese Flexibilität wird bei der Durchfuhrung des erfindungsgemäßen Verfahrens erzielt, ohne daß dabei die Schaumbildung beeinträchtigt wird. Durch die Erfindung wird es möglich, einen Ansatz, der das Diformiat des Triäthylendiamins enthält, unter Gewinnung von ausgezeichneten Schäumen mit der genannten Dichte innerhalb sehr kurzer Zeitspannen auszuschäumen.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

100 Teile propoxyliertes Glyzerin mit einem Molekulargewicht von 3500 wurden in einem Schaumansatz mit 2,0 Teilen Wasser, 1,0 Teil oberflächenaktivem Silikon und 29,2 Teilen Toluylendiisocyanat (80/20-

Tabelle 1

Gemisch des 2,4- und 2,6-Isomeren) eingesetzt, was einem TDI-Index von etwa 110 entsprach. Es wurde eine Reihe von Katalysatorsystemen untersucht, die jeweils 0,15 Teile eines Gemisches aus 27Gew.-% l-(2-Hydroxypropyl)-imidazol und 73 Gew.-% des Diformiats des Triäthylendiamins pro 100 Teile des propoxylierten Glyzerins und verschiedene Konzentrationen, d. h. 0,15, 0,18, 0,20, 0,22 und 0,25 Teile pro 100 Teile Polyol, Zinn-(II)-octanoat enthielten. Zum Vergleich wurde das vorstehend genannte Gemisch aus l-(2-Hydroxypropyl)-imidazol und dem Diformiat des Triäthylendiamins einmal durch 0,12 Teile Triäthylendiamin pro 100 Teile propoxyliertes Glyzerin (Kontrollversuch A) und zum anderen durch ein Gemisch aus 0,1 Teilen N-Äthylmorpholin und 0,05 Teilen Triäthylendiamin pro 100 Teile propoxyliertes Glyzerin (Kontrollversuch B) ersetzt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 wiedergegeben. Die Ergebnisse zeigen, daß der flexible Polyurethanschaumstoff, der unter Verwendung eines Katalysatorsystems aus Triäthylendiamin und Zinn-(II)-octanoat hergestellt worden ist, eine weniger zufriedenstellende Zugfestigkeit und Dehnung besaß als ein mit dem erfindungsgemäß verwendeten Katalysatorsystem hergestellter Schaumstoff.

_>ji ■;*	Triäthylendiamindilormial/	Beispiel I	0,15	0,15	0,15	Kontrollvcrsuch	_	A	_	Kontrollvcrsuch B	_	0,05	0,05
	1-(2-Hydroxypropyl)-	0,15				0,15		_		_		0,10	0,10
I	imidazol-Gemisch											0,20	0,22
%	(73:27 Gcw.-%), Teile											8	7
'\*	Triäthylendiamin, Teile		-	-	-		0,12		0,12		0,05	240	165
'■/	N-Äthylmorpholin, Teile	-	-	-	-		-	0,12	-	0,12	0,10
ί	Zinn-(il)-octanoat, Teile	-	0,18	0,20	0,22		0,18	-	0,22	-	0,18	0,728	0,505
	Aufrahmzeit, Sekunden	0,15	8	7	6	0,25	8	0,20	7	0,25	7
	Steigzeit, Sekunden	10	170	158	150	6	145	7	140	6	265	0,0462	0,0458
	Schaumcigenschal'tcn	250				125		150		140		21,2	22,8
	Luftdurchlässigkeit,		1,13	1,32	0,604		0,873		0,60		1,365	1,55	1,15
	!/Sekunden	1,11				0,439		0,68		0,406		260	184
	Dichte, g/cm¹		0,0453	0,0425	0,0451		0,0451		0,0434		0,047	0,425	0,518
i	Zellen/cm linear	0,0453	22	22,8	24,4	0,0411	25,2	0,044	20	0,0439	18,5	52	50
	Zugfestigkeit, kg/cnr	22	1,32	1,42	1,53	21,2	0,915	20	0,927	22	1,56
	Dehnung, %	1,64	237	269	27')	1,38	136	0,935	141	0,920	257
i	Reißfestigkeit, kg/cm	326	0,415	0,362	0,402	264	0,200	135	0,225	133	0,479
•;i	Rückprall, %	0,482	53	51	50	0,312	55	0,282	53	0,220	52
	51			36	54	47

Tabelle 1 zeigt, daß die erfindungsgemäß verwendete Katalysatormischung hinsichtlich der einsetzbaren Menge an Zinn-(II)-octanoat einen attraktiven Spielraum bei der Verwendung in Rezepturen hatte, die Wasser in der Größenordnung von 2 Teilen und oberflächenaktives Silikon in der Größenordnung von einem Teil pro 100Teile propoxyliertem Glyzerin enthielten.

Die Zugfestigkeit des Schaums, der unter Verwendung von 0,22 Teilen Zinn-(II)-octanoat erfindungsgemäß hergestellt worden ist (1,53 kg/cm²), liegt um 63% über der Zugfestigkeit des nach dem Kontrollversuch A mit 0,22 Teilen Zinn-(II)-octanoat hergestellten Schaums. Der gleiche Schaum besitzt eine Dehnung von 279% und lag damit um 97% über der Dehnung von 141% des nach dem Kontrollversuch A hergestellten Schaums. Die Angaben der Tabelle I belegen, daß das erfindungsgemäß verwendete Katalysatorsystem die Bildung von Schaumstoffen fördert, die eine verbesserte Zugfestigkeit und Dehnung bei Anwendung eines größeren Konzentrationsbereichs an Zinn-(Il)-octanoat besitzen, und die weder im Kontrollversuch A noch im Kontrollversuch B erreicht werden. Die Tabelle 2 zeigt die Überlegenheit des Katalysatorsystems in bezug auf den Mengenspielraum der Katalysatorbestandteile. Eine Reihe flexibler Polyurethanschäume wurde mit einer Hennecke-Maschine hergestellt. Die Blockgröße war 28,316 1. Die Blöcke wurden erhalten durch 12 Sekunden langes Ausgießen der schäumbaren Mischung aus einer Hennecke-Maschine mit einem Stiftmischer, einem Zylinder von 100 mm X 59 mm und einer Düsengröße von 100 mm X 14 mm bei einer Mischgeschwindigkeit von 4200UpM und einem Durchsatz von 7,9 kg/Min. Die

Ausgangsmaterialien wurden der Maschine in fünf Strömen zugeführt, die so bemessen waren, daß sich eine Rezeptur aus 100 Teilen propoxyliertem Glyzerin mit einem Molekulargewicht von 3500, welches eine Temperatur von etwa 23°C hatte, als Strom l,Toluylendiisocyanat als Strom 2 mit einem TDI-Index von 110, als Strom 3 eine Mischung aus 1,?5 Teilen Wasser und der in Tabelle 2 angegebenen Menge der Mischung aus 73 Gew.-% Triäthylendiamindiformiat und 27Gew.-% l-(2-Hydroxypropyl)-imidazol, als Strom 4 0,7 Teile oberflächenaktives Silikon in Dioctylphthalat als Lösungsmittel und als Strom 5 die in Tabelle 2 angegebene Menge an Zinn-(II)-octanoat in Dioctyl- -, phthalat als Lösungs- bzw. Verdünnungsmittel ergab. Pie Ansätze A bis K zeigton, daß ein vernünftiger Bereich von interessanten Eigenschaften durch geeignete Variation der Konzentration des Katalysatorsystems erzielt werden kann.

Tabelle 2	Triäthylendiamin-	Sn-(II)-	Aurrahm	Steigzeit	Dichte	Luftdurch-	Zellen
Ansatz	diformiat/l-(2-	oclanoat	zeit			lassigkeit	pro cm
	Hydroxypropyl)-	pro 100 Teile
	imidazol-Mischung,	Polyol
	Teile pro 100 Teile
	Polyol		(Sek.)	(Sek.)	(g/cm³)	(I/Sek.)
	0,200	0,15	7	205	0,0526	0,128	18,5
A	0,375	0,ii	6	160	0,0547	0,168	20
B	0,500	0,15	6	165	0,0509	0,26	24,4
C	0,750	0,15	0-2	155	0,0480	0,156	25,6
D	0,200	0,22	7	195	0,0549	0,123	25,6
E	0,375	0,22	6	150	0,0522	0,043	25,6
F	0,500	0,22	4-5	155	0,0497	0,104	30
G	0,75	0,22	0-2	144	0,0491	0,218	25.6
H	0,15	0,25	8	183	0,0451	0,60	20
J	0,15	0,30	8	155	0,0437	0,44	20
K

Beispiel 2

In diesem Beispiel wurde bei zwei höheren Konzentrationen der Mischung aus Triäthylendiamindiformiat und l-(2-Hydroxypropyl)-imidazol (73:27Gew.-%) im Katalysatorsystem gearbeitet. 100 Teile propoxyliertes Glyzerin mit einem Molekulargewicht von etwa 3500 wurden eingesetzt. Das 80/20-Gemisch der Isomeren des Toluylendiisocyanats wurde entsprechend einem Index von 110 eingesetzt, was 29,2 Teile pro 100 Teile des Polyols entsprach.

Tabelle 3

Die Rezeptur enthielt zwei Teile Wasser und 1,0 Teil oberflächenaktives Silikon pro 100 Teile des Polyols. Bei den Ansätzen A bis D wurde das Gemisch aus 27 Teilen l-(2-Hydroxypropyl)-imidazol und 73 Teilen des Triäthylendiamindiformiats in einer Konzentration von 0,375 Teilen pro 100 Teile des Polyols verwendet. Bei den Ansätzen E bis G betrug deren Konzentration 0,50 Teile pro 100 Teile des Polyols. Angaben bezüglich der Leistung dieses Katalysatorsystems sind in Tabelle 3 angegeben.

Ansatz

Triäthylendiamin- 0,375
diformiat/
l-(2-Hydroxypropyl)-imidazol-Mischung
(73:27 Gew.-%), Teile
Sn-(Il)-octanoat, Teile 0,15
Aufrahmzeit, Sek. 12
Steigzeit, Sek. 130

Schaumeigenschaften

Dichte, g/cm³ 0,0464

Luftdurchlässigkeit, 0,822

1/Sek.

Zellen pro cm linear 17,3

Zugfestigkeit, 0,900

kg/cm²

Dehnung, %

Reißfestigkeit, 0,311
ka/cm

0,375

0,50

0,20	0,25	0,30	0,15	0,20	0,25	0,30
8	7	6	9	7	6	5
128	125	130	132	135	140	136
0,0445	0,0448	0,0451	0,0443	0,0443	0,0439	0,0427
1,172	0,756	0,066	0,76	0,652	0,571	0,31
18,5	18,5	15,7	17,3	17,3	21,2	15,7
0,921	0,914	-	1,028	1,090	1,077	1,14
158	158	-	208	233	225	225
0,329	0,258	-	0,345	0,357	0,313	0,325

Die Angaben in Tabelle 3 zeigen, daß ein weiter Spielraum hinsichtlich der Zusammensetzung des Katalysatorsystems sowohl in bezug auf die Menge des Zinn-(H)-octanoats als auch der übrigen Bestandteile dieses Systems besteht, was es den Herstellern flexibler Polyurethanschaumplatten ermöglicht, darauf zu vertrauen, daß kleinere Schwankungen der Katalysatorkonzentration die Schaumqualität nicht über Gebühr beeinträchtigen. Im Ansatz D wurde ein Schaumstoff mit einer großen Menge geschlossener Zellen erhalten. Kontrollversuche wurden zur Abschätzung des Effek-

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tes des Weglassens des l-(2-Hydroxypropyl)-imidazol: ausgewertet. Probeblöcke von etwa 28 I wurden unte Verwendung der in Beispiel 1 beschriebenen Hen necke-Maschine hergestellt. Die Rezeptur wurde dahin gehend abgewandelt, daß lediglich das Triäthylendi amindiformiat als Aminkatalysator eingesetzt wurde Die Rezeptur enthielt das TDI mit einem Index vor 110,100 Teile propoxyliertes Glyzerin mit einem Mole kulargewicht von 3500, 2,0 Teile Wasser und 1,0 Tei oberflächenaktives Silikon. Die Angaben zu dieser Ansätzen finden sich in Tabelle 4.

Tabelle 4

Ansatz

Triäthylen-

diamindi-

formiat

(Teile)

Zinn-(II)-octanoat

(Teile)

Aufrahm- Steigzeit Dichte zeit

(Sek.)

(Sek.) (g/cm³)

Luftdurch- Zellen
lässigkeit pro cm

(1/Sck.)

A
B
C
D

0,15
0,15
0,15
0,21

0,15
0,20
0,25
0,15

13
12
12
13

0,0469
0,0446
0,0411
0,0490

1,04
1,09
1,51
1,04

20
20
22,8
18,5

Die Ergebnisse in Tabelle 4 zeigen, daß das Triäthylendiamindiformiat in Kombination mit Zinn-(II)-octanoat zwar als Katalysator wirksam ist, jedoch ergibt ein Vergleich der Ergebnisse der Tabellen 1 und 4, daß die Mischung mit l-(2-Hydroxypropyl)-imidazol für bestimmte Anwendungen von kommerziellem Interesse besser ist, insbesondere im Hinblick auf 3> Aufrahm- und Steigzeit.

Beispiel 3

Eine Reihe von Proben wurde durch Handmischen 4i> von Rezepturen hergestellt, die verschiedene Anteile an l-(2-Hydroxypropyl)-imidazol und Triäthylendiamindifoimiat enthielten. Der Schaum fiel zusammen, wenn l-(2-Hydroxypropyl)-imidazol ohne jedes Triäthylendiamindiformiat verwendet wurde. Die obere Grenze Pur die Konzentration des l-(2-Hydroxypropyl)-imidazols in den Mischungen mit Triäthylendiamindiformiat wurde für eine Mischung aus gleichen Gewichtsteilen dieser beiden Katalysatorbestandteile ermittelt. Die Versuchsergebnisse sind in Tabelle 5 so zusammengestellt.

Tabelle	5	Auf-
An	1 -(2-1 lytJroxy-	rahm-
satz	propyl)-	zcit
	imidazol/
	Triäthylcn-
	diaminiiiformiat-
	Verhültnissc

ZC it

(Sek.) (Sek.)

Dichte

(g/cm¹)

Λ	100/0	7	125	zusammen
				gefallen
Ii	50/50	X	140	0,05 12
(	4()/f)0	X	145	0,0528
I)	30/70	7	14 S	0,0544

An	l-(2-l-lydroxy-	AuI-	Steig	Dichte
satz	propyl)-	rahm-	zeit
	imidazol/	/c it
	Tniithylcn-
	diamindiformiut-
	Verhältnisse
		(Sek.)	(Sek.)	(g/cm-¹J

25/75
20/80
10/90

9
10
10

145
150
165

0,0448
0,0528
0,0496

In den gleichen Versuchen wurden jeweils 100 Teile propoxyliertes Glyzerin mit einem Molekulargewiehi 3500, 0,7 Teile oberflächenaktives Silikon, 1,75 Teils Wasser, 26,6 Teile Toluylendiisocyanat (Index 110). 0,15 Teile Zinn-(II)-octanoat und 0,6 Teile der 1-(2-Hydroxypropyl)-imidazol/Triäthylendiamindiformiat-Mischung umgesetzt.

Die Angaben zeigen, daß l-(2-Hydroxypropyl)-imidazol, wenn es in dem Gemisch zu nicht mehr als dem Gewicht des Triäthylendiamindiformiats verwendet wird, bei der Polyurethanschaumherstellunj brauchbar ist.

Beispiel 4

Eine Anzahl Probewürfel aus flexiblem Polyurethanschaum wurde unter Verwendung der Hennecke-Schaummaschine hergestellt. Das propoxylierte Glyzerin besaß ein Molekulargewicht von 3500. Als Polyisoeyanat wurde das Isocyanat gemäß Beispiel 1 ir einer Menge entsprechend einem Isocyanatindex vor 110 eingesetzt. Die Konzentration an oberflächenaktivem Silikon betrug ein Teil, die Konzentration de; Wassers 2 Teile pro 100 Teile Polyol. Das Katalysatorsystem bestand aus gleichen Gcwichtslcilcn 1-(2-HydroxypropyO-imidazol und Triüthylcndiamindiformial sowie Zinn-(II)-ocliinoat in den in Tabelle 6 angegebenen Mengen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 wiedergegeben.

Tabelle 6

Ansatz Triäthylendiamin- Sn-(H)-

diformiat/l-(2- octanoat,

Hydroxypropyl)- Teile/

imidazol-Mischung 100 Teile

(5O:5OGew.-%), Polyol
Teile/100 Teile
Polyol

Aufrahm
zeil

Steigzeit Dichte

(Sek.) (Sek.) (g/cm³)

Luftdurch- Zellen
lüssigkeit pro cm

(1/Sek.)

A
B
C
D
E
F
G
H
J

0,375

0,5

0,73

0,25
0,15
0,20
0,25
0,30
0,15
0,20
0,25
0,30

Die Angaben in Tabelle 6 zeigen, daß die Katalysatormischung über einen breiten Konzentrationsbereich des Zinn-(II)-octanoats brauchbar ist, was einen Spielraum von kommerziellem Interesse schafft.

Beispiel 5

Bislang war es ständige Praxis, oberflächenaktive Mittel in einer Schaumstoffrezeptur in Konzentrationsbereichen einzusetzen, die auf die Menge der verwendeten Ausgangsstoffe bezogen waren und die im allgemeinen die Konzentration oder die Art des Treibmittels wenig berücksichtigten, egal ob dieses eine flüchtige Flüssigkeit, eine thermisch nicht stabile Verbindung, eine chemisch reaktionsfähige Verbindung oder ein eingemischtes Gas war. Oberflächenaktive Mittel auf Silikonbasis wurden im allgemeinen in einer Konzentration von 0,7 bis 1,5 Teilen Silikon pro 100 Teile Polyol eingesetzt, und ein solcher Bereich wurde für ratsam gehalten, ohne Rücksicht darauf, welche weiteren Änderungen in der Rezeptur der Ausgangsstoffe vorgenommen wurden. Überraschenderweise wurde gefunden, daß die Verarbeitbarkeit von Polyurethanschaum-Vorläufern mit 1,75 bis 2 Teilen Wasser pro 100 Teile Polyol durch die Verwendung von 0,25 bis 0,35 Teilen oberflächenaktivem Silikon pro 100 Teile Polyol verbessert wird. Wie in Tabelle 7 gezeigt, wurden bei Verwendung einer Silikonkonzentration von 0,25 Teilen pro 100 Teile Polyol überlegene Ergebnisse erzielt:

Tabelle 7	110	0,30
TDI-Index	27,0
Toluylendiisoeyanat, 80/20-Mischung	100,0	0,70 0,70
Propoxylicrtcs Glyzerin, MG = 3500	1,75
Wasser		0.15 0.22
Triäthylcndiamindilorniial/
l-(2-llvdroxypropyl)-imidazol-Mischung
(73:27 Gew.-%)
Silikon,
Teile/100 Teile Polyol 0,25 0,25
Sn-(ll)-octanoal,
Teile/100 Teile Polvol 0.15 0.22

125 0,0448	0,755	18,5	I	8
160 0,0454	0,564	17,3	168	240
153 0,0456	0,460	20
142 0,0445	0,281	21,1	0,0488	0,056
140 0,0442	0,127	24,4
160 0,0439	0,675	20	0,434	0,434
147 0,0427	0,454	21,2	20,8	20,8
138 0,0442	0,543	21,2	1,006	0,815
130 0,0419	0,046	18,5	181	122
Aufrahmzeit, Sek.	2	0,375	0,375
Steigzeit, Sek.	175
^2> Schaumeigenschaften
Dichte, g/cm¹	0,0507
Luftdurchlässigkeit,
1/Sek.	0,775
^J0 Zellen pro cm	21,2
Zugfestigkeit, kg/cm²	0,900
Dehnung, %	150
Reißfestigkeit, kg/cm	0,312

Durch Verwendung von nur 0,25 Teilen oberflächenaktivem Silikon pro 100 Teile Polyol wird eine überlegene Dehnung erzielt. Besonders bedeutsam ist dei breitere Spielraum der Menge des Zinn-(II)-octanoats.

der durch Verwendung von 0,25 anstelle von 0,70 Teilen Silikon pro 100Teile Polyol möglich ist. Werden nämlich bei Einsatz von 0,70 Teilen oberflächenaktivem Silikon 0,22 Teile Zinn-(II)-octanoat pro 100 Teile Polyol eingesetzt, so entsteht ein Schaum mit einet > großen Menge geschlossener Zellen. Weiterhin ist die Steigzeit in vorteilhafter Weise kurzer bei Verwenduni! der geringen Silikonkonzentration des Bereichs vor 0,25 bis 0,35. Die verbesserte Verarbeitbarkeit durch geringen Silikonanteil ist bedeutend, wenn Schäume

5(i mit geringen Mengen Wasser, wie beispielsweise 1,75 oder 2 Teilen pro 100 Teile Polyol hergestellt werden

Beispiel 6

Eine Reihe Proben aus Polyurethanschaum wurde 5^r. unter Verwendung bestimmter Slandardkomponcntcn -Verhältnisse und -verfahren mit dem Schwergcwichi auf der Änderung der Konzentrationen des Katalysa torsystems hergestellt. Die Komponenten, die stets ii den verschiedenen Ansätzen verwendet wurden, waren

l'ropoxyliertcs Glyzerin

IMG - 3500)

Toluylendiisocynnat

(TDI-Index 110)

Wasser

Silikon

Kaliilysalorsystcin

Teile
100

27

1,75

0,70

variabel

In den Ansätzen a bis f wurde zusammen mit Zinn-(II)-octanoat Triäthylendiamin als Katalysatorsystem verwendet. Das Katalysatorsystem wurde mit »R« bezeichnet. Im Katalysatorsystem »S« wurde das Triiithylendiamin in etwa seiner zweifachen Gewichtsmenge in Diäthylenglykol gelöst zusammen mit Zinn-(II)-octanoat verwendet (Ansätze g bis j). In den Ansätzen k bis q des Beispiels war Triäthylendiamin

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nur zu 40%, bezogen auf die Mischung aus 73 Gew.-% Triäthylendiamindiformiat und l-(2-Hydroxypropyl)-imidazol, enthalten. Das Katalysatorsystem aus dieser Mischung zusammen mit Zinn-(II)-octanoat wurde mit »WT« gekennzeichnet.

Die Wirkung der Änderung der Verhältnisse des Zinn-(II)-octanoats ist aus der Tabelle 8 ersichtlich.

Tabelle 8

An

Kataly

Triäthylen

Zinn-(Il)-

Auf

Steig

Dichte

Luft-

Zellen

Zug

Deh

Reiß

Rück

satz

sator

diamin,

octanoal.

rahm

zeit

durch-

pro cm

festig

nung

festig

prall

system

Tle/100

TIe/100 TIe

zeil

liissig-

keit

TIe Polyol

Polyol

keit

(Sek.)

(g/cm³)

(1/Sek.)

(kg/cm²)

(%)

(kg/cm)

(%)

Kontrolle

a R

b R

c R

d R

e R

I" R

j S

Beispiel

k WT

WT
WT

0,15
0,15

0,15
0,12
0,12
0,12

0,15
0,15

0,15

0,12
0,12
0,12
0,15
0,15

0,15
0,18

0,20
0,15
0,18
0,20

0,15
0,18

0,20

0,15
0,18
0,20
0,15
0,18

157 195

242 195 190 175

180 150

128

240 225 225 195 173 0,0480 0,444 26,3 1,055 203 0,322 47 0,0448 0,085 27,2 große Menge geschlossener

Zellen

starkes Schrumpfen und Schaumkollaps 0,0528 0,515 25,2 1,007 178 0,322 50 0,0501 0,298 24,4 0,991 167 0,250 50 0,0486 0,151 24,4 große Menge geschlossener

Zellen

0,0455 0,534 22,0 1,028 181 0,252 35 0,0547 0,113 25,6 große Menge geschlossener

Zellen
starkes Schrumpfen und Schaumkollaps

0,0560 0,435

0,0516 0,090

0,0534 0,326

0,0496 0,990

0,0504 0,510

20,9 0,815

21,2 0,815

22,0 0,780

24,4 1,012

25,2 0,956

122 122 114 183 160

0,357 0,357 0,216 0,361 0,280

Bei engbegrenzten Verhältnissen von Triäthylendiamin als einzigem Aminkatalysator zusammen mit Zinn-(II)-octunoat wird die Bildung von Polyurethanschaum gefördert, jedoch ergibt sich ein Zusammenfallen des Schaums und/oder die Bildung geschlossener Zellen, wenn der Anteil des Zinn-(II)-octanoats bei Konstanthalten des Triäthylendiamins erhöht wird, wie bei den Ansätzen a bis j gezeigt. Die Verwendung der Mischung mit dem Triäthylendiamindiformiat und dem l-(2-Ilydroxypropyl)-imidazol erlaubt die Herstellung von Polyurethanschäumen über einen breiteren Bereich der Zinn-(II)-octanoatkonzentratioiu Ansätze k bis q), was zeigt, dal.i die Erfindung das lange anstehende Problem des engen Spielraums für den Zinnkatalysator löst.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Polyurethanschaums mit einer Dichte im Bereich von 0.032 bis 0,064 g/cm³ durch Umsetzung eines PoIyaikylenätherpolyols mit wenigstens zwei Alkanolgruppen pro Molekül, eines organischen Polyisocyanate mit wenigstens zwei Isocyanatgruppen pro Molekül und 1,5 bis 2 Teilen Wasser pro 100 Teile des Polyalkylenätheipolyols in Gegenwart eines Zinn-(II)-octanoat und ein N-hydroxyalkylsubstituiertes Imidazol enthaltenden Katalysatorsystems, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Katalysatorsystem verwendet, das aus Zinn-(II)-octanoat, l-(2-Hydroxypropyl)-imidazol und dem Diformiat des Triäthylendiamins besteht, und in dem die Gewichtsmenge des l-(2-Hydroxypropyl)-imidazols nicht größer ist als die Menge des Diformiats des Triäthylendiamins in dem Reaktionsgemisch.