DE2335108B2 - Formkoerper aus einem hartpolyurethan - Google Patents

Formkoerper aus einem hartpolyurethan

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DE2335108B2 DE19732335108 DE2335108A DE2335108B2 DE 2335108 B2 DE2335108 B2 DE 2335108B2 DE 19732335108 DE19732335108 DE 19732335108 DE 2335108 A DE2335108 A DE 2335108A DE 2335108 B2 DE2335108 B2 DE 2335108B2
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Description

Aus der US-PS 3644 168 ist ein Formkörper aus einem Ilartpolymeren mit einer fortlaufend matcrialeinheitlich angeformten, mikrozeliigen, polymeren Außenhaut und einem zelligen, polymeren Innenkern, welcher hauptsächlich wiederkehrende Isoeyanurateinheilen besitzt, bekannt. Dieser Formkörper kann durch Umsetzung einet1 aromatischen Polyisocyanats in Gc genwart eines Trimerisierungskatalysators und eines Treibmittels und gegebenenfalls eines Polyols in einer geschlossenen Form hergestellt werden. Formkörper dieses Typs besitzen ausgezeichnete physikalische Eigenschaften, die sie zur Verwendung als Bau·· und Konstruktionsmaterialien auf den verschiedensten Anwendungsgebieten befähigen. Wegen ihrer hohen Zug- und Druckfestigkeit und ihrer hervorragenden Fähig- v> keit zum Festhalten von Schrauben eignen sie sich beispielsweise als Bauteile, die I lolz und Metalle bei der Auto-, Möbel-, Gebäude- oder SchilTshcrstellung oder bei der Fabrikation von Haushaltseinrichtungen ersetzen können. Mit einer materialeinheitlich angeformten Außenhaut versehene Hartpolyisocyanuratschaumstollc zeichnen sich ferner, beispielsweise im Vergleich zu PolyurelhnnschaumsiolTcn, durch ihre hohe thermische Stabilität aus. Diese Eigenschaft befähigt die eine materialeinheitlich angeformt^ Außenhaut auf- («> weisenden Polyisocyanurate insbesondere zur Verwendung auf Anwendungsgebieten, aufdenen eine gewisse Wahrscheinlichkeit besteht, daß sie Flammen oder ungewöhnlichen Hitzehedingungen ausgesetzt werden. Nachteilig an den bekannten, eine materialeinheitlich '>s angeformte Außenhaut aufweisenden Polyisoeyanuraischaumstoffen ist jedoch, daß ihre Schlagfestigkeit noch sehr /u wünschen übrig Hißt.
Gemäß der US-PS 3644 168 kann in den zu >.eischäumenden Reaktionsgemischen pro Äquivalent vorhandenes Polyisocyanat gegebenenfalls bis zu etwa ü,3 Äquivalent eines Polyols zugesetzt werden. In Spalte 12, Zeile 8, bis Spalte 13, Zeile 24, der US-PS 36 44 168 sind mögliche Polyolzusätze, nämlich solche mit einem durchschnittlichen Hydroxyläquivalentgewicht von etwa 30 bis etwa 1500 und einer Funktionalität von 2 bis 8, d. h. mit 2 bis 8 Hydroxylgruppen pro Molekül, beschrieben.
In der FR-PS 15 74 481 sind Polyurethanhartschaumstoffe mit verminderter Brüchigkeit und erhöhter Schlagfestigkeit beschrieben, die durch Umsetzung von Polyisocyanaten mit mindestens trifunktionellen Polyhydroxyverbindungen und bestimmten difunktionellcn Verbindungen, z. B. Polyätherdiolen, hergestellt werden. Polyäthertriole werden gemäß der FR-PS nicht zur Umsetzung verwendet.
Es war die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Formkörper aus Hartpolyurethan mit hauptsächlich wiederkehrenden Isocyanurateinheiten mit einer angeformten, mikrozelligen, polymeren Außenhaut und einem zelligen, polymeren Innenkern zu schaffen, die sich unter Beibehaltung der ausgezeichneten Formund Hitzebeständigkeit herkömmlicher Ilartpolyisocyanuratschaumstoffe durch eine verbesserte Schlagfestigkeit auszeichnen.
Gegenstand der Erfindung sind somit Formkörper aus einem llartpolyurethan, deren hauptsächlich wiederkehrende Einheiten aus Isocyanurateinheiten bestehen, mit einer fortlaufend materialeinheitlich angeformten, mikrozelligen, polymeren Außenhaut und einem zelligen, polymeren Innenkern, die hergestellt wurden durch Umsetzung
a) eines aromatischen Polyisocyanats,
b) eines Trimerisierungskatalysators für das Polyisocyanat,
c) einer Mischung aus
1)5 bis 60 Gew.-% eines Polyols mit einer Funktionalität von 2 bis einschließlich 8 und einem Äqui»alentgewicht von 30 bis 200 und
2)40 bis 95Gew.-% eines Polyäthertriols mit einem Äquivalentgewicht von 750 bis 1500 oder eines Polyäthertriols mit einem Äquivalentgewicht von 1500 bis 2100, bei welchem mindestens etwa 50% der vorhandenen Hydroxylgruppen primäre Hydroxylgruppen sind, und
d) eines mehrfach halogenieren Treibmittels
in einer geschlossenen Form, wobei der Bestandteil c) pro Äquivalent aromatisches Polyisocyanat 0,1 bis 0,5 Äquivalent beträgt.
Die erfindungsgemäßen Formkörper besitzen praktisch sämtliche vorteilhaften Eigenschaften der bekannten, eine materialeinheitlich angeformte Außenhaut aufweisender! Polyisocyanuratschaumstoll'c. So ist beispielsweise die thermische Stabilität ihrer Außenhaut mit der thermischen Stabilität der Außenhaut der bekannten, eine solche Außenhaut aufweisenden PoIyisocyaiHiralschaumsloffe vergleichbar. Dies ist von besonderer Bedeutung, da die 1 lautlagen in der Regel bei niedrigeren Temperaturen zerstört werden als der Sehaumsloflfcern und somit die Bi'uuchharkcit von eine malerialeinheitlich angeformte Außenhaut besitzenden Schaumstoffen in einer Umgebung hoher Tem-
l>uratur bestimmen. Darüber hinaus besitzen die erfiniiungsgemäßen Formkörper eine im Vergleich zu den bekannten, eine muterialeinheitlich angeformte Außenhaut aufweisenden Hartpolyisocyanuratschaumstolleri deutlich verbesserte Schlagfestigkeit. Dies ist besonders überraschend, da die Formkörper gemäß der Erfindung unter Mitveiwcnilung teilweise beträchtlicher Mengen hochmolekularer Polyätherpolyolc in dem zu verschäumenden Reaktionsgemisch hergestellt werden. Versuche auf sehr eng benachbarten Gebieten haben nämlich gezeigt, daß derartige Maßnahmen die thermische Stabilität des fertigen polymeren Formkörpers beeinträchtigen.
Die Ausdrücke »fortlaufend materialeinheitlich angeformte, mikrozellige, polymere Außenhaut« bzw. »materialeinheitlich angeformte Außenhaut« dienen dazu, die äußere Schicht oder »Haut« der Schaumstoff-Formkörper gemäß der Erfindung zu beschreiben. Diese »Haut« stellt ein stark charakteristisches und unterscheiilungskräftiges Merkmal von eine solche materialeinheitlich angeformte Außenhaut aufweisenden Polyisocyanuratschaumstoflcn dar. In der Regel bezeichnen die verwendeten Ausdrücke eine äußere polymere Schicht, die mit einem zelligen Innenkern identischer chemischer Zusammensetzung eine Einheit bildet. Die äußere Schicht und der Innenkern werden in einer einzigen Stufe, im wesentlichen gleichzeitig aus dem Reaktionsgemisch gebildet. Die physikalischen Eigenschaften der Haut und des Kerns unterscheiden sich jedoch merklich. Bei der Haut handelt es sich um ein festes Polymeres mit darin eingekapselten, sehr kleinen Zellen, die jedoch keinen Teil einer regelmäßigen zelligen Matrix, wie sie bei üblichen polymeren Schaumstoffen vorliegt, bilden. Die Dichte der Haut ist in der Regel gleichmäßig und reicht von etwa 0,881IgZCm1 bis l,1214g/cm\ Der zellige Kern der eine mate.rialeinheitlich angeformte Außenhaut aufweisenden Polyisocyanuratschaumstoffc besitzt in der Regel eine gleichmäßige zellige Struktur einer Dichte von etwa 0,0801 g/cm3 bis etwa 0,8010 g/cm!. Die Grenze zwischen der Haut und dem Kern zeichnet sich klar und deutlich durch eine abrupte Dichteänderung aus.
In der Regel isL die Haut oder äußere Schicht bei eine materialeinhcitlich angeformte Außenhaut aufweisenden Polyisocyanuratschaumstoffen über den ganzen Formkörper hinweg von gleichmäßiger Stärke. Diese reicht von etwa 0,25 bis etwa 3,0 mm.
Die Schaumstoff-Formkörper gemäß der Erfindung zeichnen sich insbesondere durch ihre deutlich verbesserte Schlaffestigkeit aus. Hierunter ist zu verstehen, daß die Hautschicht selbst bei stärkeren Schlagkräften, als sie die I lautschichten der bekannten PoIyisoeyanuratschaumstoffe mit materialeinheitlich angeformter Außenhaut aushalten, nicht bricht. Die SchaumstofT-Formkörpcr gemäß der Erfindung eignen sich insbesondere als Bauteile oder -materialien auf Anwendungsgebieten, aufweichen die Einwirkung von Schlagkräften durch feste Gegenstände wahrscheinlich ist. So können beispielsweise die neuen Schaumstoffe gemäß der Erfindung als Bestandteile von Automobilen und Flugzeugen zu schlagfeslen K.irossci ielciten, DäcliOrn, Luftansaugstutzen, Gillerleilen, Bauelementen von Sitzen, Gepäckträgern oder -Stellagen und I leizolengehäusen ausgeformt werden. Darüber hinaus können aus Schaumstoffen gemäß der Erfindung auch noch Compiitergehäuse und Armaturenbretter hergestellt werden. liinc ausführliche Zusammenstel
lung anderer Anwendungsgebiete für die Sehaumstoff-
1 ormkörper gemäß der Erfindung findet sich in der US-PS 3644 168.
In der Regel werden bei den bekannten Verfahren zur Herstellung solcher Polyisoeyanuratschaumstoff-Formkörper ein organisches Polyisocyanat, dn Katalysator zur Trimerisierung dieses Polyisocyanats und ein aus einem mehrfach halogenieren Kohlenwasserstoff bestehendes Treibmittel unter besonderen Schaumstoffbildungsbedingungcn in einergeschlossencn Form miteinander vereinigt. In diesem Zusammenhang sei auf die detailliert dargestellten Lehren der US-PS 36 44 168 verwiesen. Am angegebenen Ort wird in Spalteo, Zeile 16, bis Spalte 20, Zeile 75, eine umfassende Liste von Reaktionsteilnehmern, Katalysatoren, Treibmitteln, den erforderlichen Schaumbildungsbedingungeii, zweckmäßigerweise zuzusetzenden Bestandteilen für die Schaumstoffbildung, bevorzugten Formen, bevorzugten Reaktionstemperaturen, von Rcaktionsteilnehmermengen und -Verhältnissen u. dgl. zur Herstellung der bekannten Polyisocyanuratschaumstoffe mit materialeinheitlich angeformter Außenhaut angegeben. Sämtliche derartige Informationen lassen sich auch bei der Herstellung der Formkörper gemäß der Erfindung verwerten, wobei die einzige Änderung im vorliegenden Falle in der Art der verwendeten Polyolkomponente besteht.
Gegenüber dem aus der US-PS 36 44 168 bekannten Verfahren erhält man die erfindungsgemäßen Formkörper, indem man bei der Durchführung der bekannten Maßnahmen als Polyolkomponente pro Äquivalent Polyisocyanat 0,1 bis 0,5 Äquivalent einer PoIyolmischung aus 1) 5 bis 60Gew.-%, vorzugsweise 35 bis 50Gew.-%, eines Polyols mit einer Funktionalität von 2 bis 8, d.h. mit 2 bis 8 Hydroxylgruppen pro Molekül, und einem Äquivalentgewicht von 30 bis 200 und 2) 40 bis 95 Gew.-%, vorzugsweise 50 bis 65 Gew.-%, eines Polyäthertriols mit einem Äquivalentgewicht von 750 bis 1500 oder eines Polyäthertriols mit einem Äquivalentgewicht von 1500 bis 2100, bei dem mindestens 50% der Hydroxylgruppen dieses Polyäthertriols aus primären Hydroxylgruppen bestehen, verwendet. Zweckmäßigerweise wird diese Polyolmischung, jeweils bezogen auf 1 Äquivalent Polyisocyanat, in einer Menge von 0,2 bis 0,4 Äquivalent, vorzugsweise in einer Menge von 0,3 bis 0,4 Äquivalent, verwendet.
Vorzugsweise enthält eine solche Polyolmischung etwa gleiche Gewichtsleile der beiden Polyolbestandteile 1) und 2). Beide Polyolbestandteile der verwendeten Polyolmischung sind als solche bekannt. Beispiele für die unter el) genannten Polyole sind solche PoIyole mit einem Äquivalentgewicht von 30 bis 200, die u.a. als Wahlzusatz, in Spalte 12, Zeile 18, bis Spalte 13, Zeile 37, der US-PS 36 44 168 beschrieben sind.
Als Polyolbestandteil el) werden vorzugsweise PoIyolmischungen mit einer durchschnittlichen Funktionalität von 4 bis 6 und einem durchschnittlichen Äquivalcntgewicht von 85 bis 200 verwendet, die zu 50 bis 95 Gew.-% aus I) einem durch Vermischen von
2 bis 5 Mol eines Alkylenoxids, wie Alhylenoxid, Propylenoxid oiler 1,2-Bulylenoxid oder Mischungen hiervon, mit einem Aminäquivalent eines Polyamingemisches, welches 45 bis 70Gew.-% Methylendianiline und zum Rest Tnam!:ie und Polyamine höheren Molekulargewichts enthält und ilurch saure Kondensation von Anilin und Formaldehyd gebildet wurde.
unter llydroxyalkylierungsbcdingungcn gewonnenen Polyoladdukt und II) zu 5 bis 50 Gcw.-% eines aus einem aliphatischen Triol und einem Alkylenoxid bestehenden Addukts mit einem Äquivalentgewi^ht von etwa 75 bis 200 besiehen. Solche Polyolmischiingen sind beispielsweise aus der US-PS 34 23 344 bekannt.
Beispiele für zur Herstellung von Schaumstoff-Formkörpern gemäß der Erfindung geeignete Polyäthertrioie c2) sind Polyäthcrlriole mit einem Molekulargewicht von 750 bis 1500, z. B. die durch Umsetzen von Äthylenoxid, Propylcnoxid, Butylenoxid oder Mischungen hiervon mit Triolcn, wie Glyzerin, Trimethylolmethan, Trimethyloläthan,Trimethylolpropan, 1,2,3-Hexantriol, 1,2,6-Hcxantriol, 1,1,1-Trimethylolhexan, Triäthanolamin, Tripropanolamin und Triisopropanoiamin, hergestellten Polyäthertriole. Bevorzugte Polyäthertriole sind die durch Umsetzen von Ätnylenoxid, Propylenoxid oder Mischungen hiervon mit aliphatischen Triolen, wie Glyzerin oder Trimeihylolpropan, hergesiellten Polyoxyalkylentriole. Besonders bevorzugte Polyäthertriole sind Polyoxyalkylentriole mit Äquivalentgewichten von etwa 1000 bis 1500. Ferner können auch Polyäthertriole mit einem Äquivalentgewicht von 1500 bis 2100 verwendet werden, sofern mindestens etwa 50% der vorhandenen Hydroxylgruppen primär sind.
Obwohl bei der Herstellung der eine materialeinheitüch angeformte Außenhaut aufweisenden Polyisocyanuratschaumstofi-bormkörper gemäß der Erfindung sämtliche organischen Polyisocyanate verwendet werden können, werden vorzugsweise aromatische Polyisocyanate eingesetzt. Beispiele für solche Po'yisocyanate sind Toluol-2,4-diisocyanat, Toluol-2,6-diisocyanat, 4,4'-Methylen-bis-(phenylisocyanat), 2,4'-Methylen-bis-(phenyüsocyanat), 2,2'-Methylen-bis-(phenylisocyanat) und Mischungen hiervon, insbesondere Methylen-bis-(phenylisocyanate), die durch spezielle Maßnahmen, wie sie beispielsweise in den US-PS 33 84 653, 33 94 164 und 33 94 165 beschrieben sind, in bei Raumtemperatur stabile Flüssigkeiten überführt wurden.
Bei der Herstellung von Schaumstoff-Formkörpern gemäß der Erfindung werden besonders die polymeren Isocyanate, z. B. Mischungen aus Polymethylenpolyphenylisocyanaten mit etwa 35 bis 85Gew.-% Methylen-bis-(phenylisocyanaten) und etwa 15 bis 65 Gew.-% Polymcthylenpolyphenylisocyanaten höherer Funktionalität als 2,0, bevorzugt. Letztere Mischungen sind beispielsweise aus den US-PS 26 83 730, 29 50 263 und 30 12 008 bekannt und werden durch Phosgenierung entsprechender Mischungen von methylenbrükkcnhaltigen Polyphenylpolyamipen, die ihrerseits durch saure Kondensation von Anilin mit Formaldehyd erhalten wurden, hergestellt. Bei den zur Herstellung von Formkörpern gemäß der Erfindung verwendeten Polymethylenpolyphenylisocyanatmischungen kann es sich auch um solche handeln, die zur Verbesserung der Viskosität für eine bessere maschinelle Be- und Verarbeitung hitzebehandelt wurden. Eine derartige Hitzebehandlung erfolgt bei Temperaturen von etwa 150 bis etwa 300"C unter solchen Bedingungen, daß die Viskosität, gemessen bei einer Temperatur von 25C, auf etwa 800 bis 150OcP erhöht wird.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfingung näher veranschaulichen. Soweit nichtsandcrcs angegeben, bedeuten sämtliche Mengenangaben Gewichtstcile. Die verschiedenen Werte tür bestimmte physikalische Eigenschaften wurden, soweit nichts anderes angegeben, wie folgt bestimmt:
Thermische gravimetrischc Anaiyse
Diese Untersuchung wurde mit einem etwa 6 bis 25 mg schwerer, repräsentativen Prüfling durchgeführt. s Die Analysenvorrichtung bestand aus einem handelsüblichen Thermoanalysator mit einem handelsüblichen Einschiebglied für die thermische gravimetrischc Analyse. Der Prüfling wurde pro Minute in Luft um 20 C erhitzt.
Biegung bei Belastung
ASTM-Verfahren D-648
Dichte
ASTM-Verfahren D-1622
Biegefestigkeit
ASTM-Verfahren D-790
Biegemodui
ASTM-Verfahren D-790
Schlagfestigkeit
Diese Untersuchung wurde auf einem handelsübliehen, leichten, variablen Schlagfestigkeitsprüfgerät wie folgt bestimmt: 15 bis 25 repräsentative Prüflinge aus jedem zu testenden Schaumstoff einer Länge von 5 cm, einer Breite von 1,3 cm und einer Stärke von 2,5 cm mit einer an der Oberseite und an der Unterseite
ίο materialeinheitlich angeformten Außenhaut wurden Schlagkräften ausgesetzt, indem aus verschiedener Höhe ein 907 g schwerer Hohlkehlenstahlstab auf die Hautoberflache fallengelassen wurde. Hierbei wurde das Auftreten eines Deformationsrisses in der Obcrfläche oder Hautschicht als »Fehler« registriert. Der numerische Wert in cm-kg(als die Schlagfestigkeit eines gegebenen Schaumstoffs bezeichnet) stellt die mittlere Bruch- oder Fehlerhöhe dar und wurde nach dem Bruccton-Staircase-Verfahren berechnet (vgl. Report No. 101.1 R1SRG-P, No. 40 of the Applied Mathematics Panel of the National Defense Research Committee [July 1944]; O. R. Weaver, Materials Research and Standards, Vol.6, No. 6, pps. 285-292 |Junc 1966]).
Beispiel 1
Unter Verwendung der folgenden Bestandteile in den angegebenen Mengen wurde ein Hartpolyurethan mit überwiegend wiederkehrenden Isocyanuratcinhciten mit einer fortlaufend materialeinheitlich angeformtep, so mikrozclligen Außenhaut und einem zclligen Innenkern hergestellt.
Komponente A
Polyolbestandteil el) )
Teile
38 (0,3 Äquivalent)
Polyolbestandteil c2)2) 40 (0,04 Äquivalent)
') Polyol eines Äquivalcnigcwichts vor 133 und einer durchschnittlichen Funktionalität von 5,25, bestehend aus einer Mischung aus 1) einem Addukt aus Propylenoxid und einem methylenbrückcnhaltigen Polyphcnylpolyamingcniisch, das durch saure Kondensation von Anilin und Formaldehyd erhalten wurde, und Il einem Glyzerin/ I'ropylenoxid-Addukt (hergestellt gemäß Beispiel 68 der tIS-I1S 34 23 344).
1I Fin I'olyäthertriol-Addukt aus Propylenoxid und Trimcthylolpropan, auf (las Äthylenoxid aufgepfropft worden ist, eines Äquivalentgewichts von etwa 1000 (vgl. liulletin vom 2.3. l('64 der Firma Jcll'erson Chemical Co., Houston. Texas).
Komponente Λ
Trimerisienmgskatalysator')
Treibmitte!')
RuB
Komponente IJ
Polyisocyanate
Teile
25
4
133,5 (1 Äquivalent)
N,N',N"-Tris-(dimethylaminopropyl)-s-hcxahyd rot hu/in. Trichlorfluormclhan (stahilisicrt).
l'olymethylenpolyphcnylpolyisücyanat mit einem Äquivalcntgcwicht von 135 und einem etwa 50gcw.-%igcn Gehalt an Mclhylcn-bis-(phcnylisocyanat) (vgl. Bulletin Nr. CD-1041 vom Juni 1971 der Firma The Upjohn Company, Kalanw.oo, Michigan).
Hierbei wurden die Bestandteile der Komponente Λ in einem Eimer vorgemischt und dann mit Hilfe eines IIochgeschwindigkeits-Mischers mit der Komponente B vereinigt. Anschließend wurde eine 20,3 x 20,3 X 2,5 cm große, auf eine Temperatur von etwa 51,7°C vorgewärmte Aluminiumform mit etwa 475 g des zu verschä'umcndcn Reaktionsgemisches gefüllt. Die Form wurde geschlossen und das Rcaktionsgemisch innerhalb von 1 Minute aufschäumen gelassen. Etwa 15 Minuten nach dem Füllen wurde der Schaumstoff entformt und etwa 7 Tage lang bei Raumtemperatur (etwa 25"C) aushärten gelassen. Der Schaumstoff besaß eine ausgezeichnete Hautobcrfläche o!inc Bläschen, Narben und Risse und feine gleichmäßige Zellen im Kern. [Dieser Schaumstoff wurde als Schaumstoff A bezeichnet, dessen mechanische und thermische Eigenschaften in der folgenden Tabelle 1 angegeben sind.
Zu Vcrgleichszweckcn wurde in entsprechender Weise ein zweiter Schaumstoff »Schaumstoff B« hergestellt, wobei jedoch der Polyolbcstandteil c2) weggelassen und dafür die Menge des I'olyolhestandteils el) um 40 Teile auf insgesamt 78 Teile erhöht wurde. Die Menge des Katalysators wurde hierbei auf 2 Teile vermindert, um die höhere Reaktionsfähigkeit des Polyolbestandtcils el) im Vergleich /um Polyolbcstandteil c2) zu kompensieren. Die physikalischen Eigenschaften des erhaltenen Schaumstorfs B sind ebenfalls in der folgenden labeile I zusammengestellt:
Tabelle 1
SchauiiisWin"
Λ H
Dichte, g/cm3
Gesamtdichte
Kerndichte
Hautdichtc
!lautstarke, mm
Schlagfestigkeit, cm-kg
Biegung bei Belastung
(18,48 kg/cm2), C (ASTM D-648)
Beginn
0,127mm
0,254 mm
Einfrier- bzw. Glasumwandlungstcmpcratur, bestimmt durch
Diffcrentialkalomctrie, C
Biegefestigkeit, g/cm3
Biegemodul, d/cm2
0,4934 0,4101
0,3572 0,3236
1,1374 1,1086
1,52 1,27
34,52 5,52
32 43
50 55
56 60
93 96
154 840
8680 8260
Den Werten der Tabelle ist zu entnehmen, daß der Schaumstoff A (gemäß der Erfindung) im Vergleich zum Schaumstoff B (außerhalb der Erfindung) eine deutlich verbesserte Schlagfestigkeit und Bicgcfestigkeit aufweist.
Beispiel 2
Unter Verwendung der folgenden Bestandteile in
den angegebenen Mengen wurden verschiedene PoIy-
4u urethanhartschaumstolTc mit matcrialcinhcitlich angeformter Außenhaut hergestellt. Die Versuche C und Π sind dabei Verglcichsversuche.
Schaumstoff I) i; F (i
c
Teile
Komponente Λ 38 38 38 38
Polyolbcstandteil el)1) 38 20 40 60 80
Polyolbeslandteil c2J) -- 2,5 2,5 2,6 2,7
Trimerisierimgskalalysator1) 2,5 I I 1 I
Netzmittel1) 1 25 25 25 25
Treibmittel"1) 25
Komponente B 134 134 134 134
Polyisocyanate 134
l'olyolbcslandleil el) von Beispiel 1.
I'olyiitlieilriol-Addiikl aus l'mpylcnoxid und (ily/eiin mit einem Äquivalcnlgewicht von elwn H)(I(I und einer Hydroxyl-/11hl von 54,3 bis (>2,.\ (vgl. Hullelins VF-4 und V-4, September I1XiO, der Firma Dow Chemical Co., Midland, Michigan)
N,N',N"-Tns-(dimethylaminopropyl)-s-hexahydrolria/in.
Organosilikonnet/mittcl (vgl. Bulletin Nr. (I5-I4d, August I1XiK, der Dow Chemical Co., Midland. Michigan).
Trichloilluoimethan (stabilisiert).
lOlynu'lhylenpolyphenyliiolvisocyanal von Beispiel I.
709 53C/273
Hierbei wurden /uniichst die bestandteile der Komponente A in einem Minier vorgeniiseht, worauf das Ganze unter Verwendungeines llochgeschwindigkeitsmischers mit der Komponente \i vereinigt wurde. AnsehlieBend wurde eine 20,3 x 20,3 x 2,5 cm große, auf eine Temperatur von etwa 48,9 C vorerwärmtc AIuminiuml'orm mit etwa 500 g des /u verschäumenden Reakiionsgemisches gefüllt, woraul'die Form verschlossen und das Reaktionsgemisch innerhalb von etwa
H)
I Minute verschäumen gelassen wurde. 15 Minuter nach dem Füllen wurde der Schaumstoff entl'ormt um 16 Stunden lang bei einer Temperatur von etwa 65,( bis 7 1,1 C ausgehärtet. Der Schaumstoll'besaß eine aus gezeichnete I lautoberlliiche ohne Bläschen, Narber und Risse und leine gleichmäßige /eilen im Kern Die verschiedenen hergestellten Schaumstoffe besalkr folgende physikalische Figenschaften:
Tabelle U
Schaumstoff D I- F (i
C
Dichte in g/cm1 0,4661 0,4533 0,4742 0,4822
Gesamtdieh.te 0,4389 0,3012 0,2852 0,3380 0,2996
Kerndichte 0,3043 6,90 16,56 16,56 19,33
Schlagfestigkeit in cm-kg 4,14
Den Werten der Tabelle ist zu entnehmen, daß die Mitverwendung des Polyäthcrtriols eine merkliche Verbesserung der Schlagfestigkeit der Schaumstoffe F, P und Ci (gemäß der Gründung) im Vergleich zu den Schaumstoffen C und D (außerhalb der Gründung) bewirkt.
H e i s ρ i e I 3
Das in Beispiel 2 geschilderte Verfahren wurde wiederholt, jedoch mit der Ausnahme, daß das verwendete Polyätherlriol (l'olyolbestandteil c2) durch l'olyäther-
.1» triole mit verschiedenen anderen Äquivalentgewichler und Gehalten an primären Hydroxylgruppen erselzl wurde. Der Anteil an Polyäthertriol wurde bei samt liehen Versuchen konstant bei 40 Gewichtsleilen gehalten. Fs war erforderlich, die Menge an verwendetem Katalysator einzustellen, um die verschiedene Reaktionsfähigkeit der verschiedenen Polyäl'iertriole zu kompensieren. Die verwendeten Triolc, deren lügenschalten sowie die verwendeten Mengen an Katalysator sind in der folgenden Zusammenstellung angegeben:
l'olyäthertriol
Aiiuivalentgewicht
% primäre Hydroxylgruppen
Verwendete Katalysatormenge
Schaiimsloll
Il I
93 341 1000 1000 I9?() 2100
100 0 0 50 0 50
2,0 2,0 2,5 2,7 2,5
2.5
') Älliylenoxiikuliliikl von 1 nmethylol|imrum mit einem Ätiuivalcniiiewidil von etwa l).1 (vgl. Hiillelin vom 6. 2. I%X, iki
Firma The Upjohn Company. Kalam.i/oo, Michigan).
') l'mpylenoxiiladdiikl von Cily/eriii mit einem Äiiiiivalcnlucwicht von etwa .141 (vgl. Htilletiii Ι-Ί061Λ, I1Jf)I, tier Firma
Union Carbide Corp.).
') l'rnpylunc>xiilaiidiikl von (ily/erin mil einem Aiiuivalcnlgcwiclil von etwa 1000, 1I l'olyolbustandleil ei) von Heispiel 2.
^) l'ropyk'iioxiclaiklukt von (ilyzcrin mil einem Ai|uivalenlnewidit von etwa l')2() '') Mit Ätliylenoxid guplropl'tes l'rioladdukt von l'ropylenoxiil mit (ily/eiin.
Die Schaumstoll'e II, I und I. liegen außerhalb der llrnndung, da die verwendeten l'olyiithertriole aus dem angegebenen Aiiuivalcnlgewicht- oder I lydroxylgruppengehaltbereieh herausfallen, sie lassen jedoch ohne weiteres einen Vergleich hinsichtlich der ciimdungsgemiiß erreichbaren Verbesserung zu. Der Schuumsloll N ist ein Vergleiclisschaumsloff, der in gleicliei Weise wie die Schaumstoffe Il bis M, jedoch ohne l'olyälhertriolzusatz hergestellt wurde. Die physikalischen Figenschaften der verschiedenen Schaumstoffe sind in der folgenden Tabelle III zusammengestellt:
"abelle
Schaumstoff I I K I. M N**)
HM
Dichte, g/cm1 0,4822 0,4830 0,4812 0,4820 0,4827 0,4245
Gesamldiehle 0,4534 0,3717 0,3540 (),339(i 0,4518 0,3733 0,3060
Kerndichte 1,3 1,5 1,5 1,0 1,5 2,0
!lautstarke, mm ***) 22,10 13,81 2,76 15,20 5,52
Schlagfestigkeit, cm-kg - 48 43 40 35 53 -
Biegung bei Belastung (18,48 kg/cm') -
C (ASTM D-648), Beginn 56 59 59 49 67 -
0,127 mm - 62 60 71 60 75 -
0,254 mm - 99 94 95 94 92 -
Einfrier- bzw. Glasumwandlungs -
temperatur, bestimmt durch
Differentialkalometrie, X
Thermische gravimeirische Analyse,
Haut
prozentualer Gewichtsverlust bei 3 2 3
200X 15 14 18
300X 34 34 38
400X 60 63 58
500X 83 84 80
600X 425 430 420
40%iger Gewichtsverlust bei (X) 450 440 475
50%iger Gewichtsverlust bei (X)
Kern
prozentualer Gewichtsverlust bei 6 2 4
200X 19 7 15
3(X)X 36 25 29
4(K)1C 50 46 45
5(K)X 76 77 80
6001C 500 525 525
5()%iger Gewichtsverlust bei ( C)
*) Der Schaumstoff war spröde und splitterte heim !in !formen, so ihill sich keine U nie rs nc Innigen du rc Ii fühlen hüllen.
**) Per Schaumstoff splitterte- im Inneren, wobei keine Prüflinge ausreichender (!rolle /u einer vollständigen Untcrsucluin:
verfügbar waren.
'") Per Schaumstoff splitterte bei Weilen unter >,7d cm-kg.
Dieses Beispiel veranschaulicht die verbesserte Schlagfestigkeit der Schaumstoffe J, K und M gemäl.i der Krl'in dung ohne merklichen Verlust der thermischen Stabilität im Vergleich /um Schaumstoff N, der ohne Polyether triol hergestellt wurde, und zu den Schaumstoffen 11,1 und I,, die unter Verwendung von l'olyiithertriol mit anderei als den geforderten Kigenschalten hergestellt wurden.

Claims (2)

Patentanspruch: Formkörper aus einem Hartpolyurethan, dessen hauptsächlich wiederkehrende Einheiten aus Iso- s cyanurateinheiten bestehen, mit einer fortlaufend materialeinheitlich angeformten, mikrozelligen, polymeren Außenhaut und einem zelligen, polymeren Innenkern, hergestellt durch Umsetzung Io a) eines aromatischen Polyisocyanats, b) eines Trimerisierungskatalysators für das Polyisocyanat, c) einer Mischung aus
1)5 bis 60Gew.-% eines Polyols mit einer 1^ Funktionalität von 2 bis einschließlich 8 und einem Äquivalentgewicht von 30 bis 200 und
2) 40 bis 95 Gew.-% eines Polyäthertriols mit einem Äquivalentgewicht von 750 bis 1500 oder eines Polyäthertriols mit einem Äquivalentgewicht von 1500 bis 2100, bei welchem mindestens etwa 50% der vorhandenen Hydroxylgruppen primäre Hydroxylgruppen sind, und 2S
d) eines mehrfach halogenieren Treibmittels
in einer geschlossenen Form, wobei der Bestandteil c) pro Äquivalent aromatisches Polyisocyanat .?< > 0,1 bis 0,5 Äquivalent beträgt.
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