DE2429028C2 - Verfahren zur Herstellung eines stark rückfedernden flexiblen Polyätherurethanschaumstoffs - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines stark rückfedernden flexiblen PolyätherurethanschaumstoffsInfo
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Description
dadurch gekennzeichnet, daß man als Diisocyanat ein aromatisches Diisocyanat verwendet, das oberflächenaktive
Mittel (E) in einer Menge von 0,01 bis 1 Gew.-Tell je 100 Gew.-Teile Polyol (A) einsetzt und
gegebenenfalls als zusatzliche Komponente (J) bis zu 0,05 Mol eines aromatischen Polyamins aus der Gruppe
m-Phenylendlamin, m-Toluylendlamin, Benzldln oder 4,4'-Diaminodlphenylmethan je 100 Gew.-Teile Polyol
(A) mitverwendet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als flammhemmendes Mittel (H) ein
flüssiges chloriertes Paraffin verwendet.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Polyol (A) ein solches
mit einem mittleren Äquivalentgewicht je Hydroxylgruppe von nicht mehr als 2500 verwendet.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Kettenverlängerungsmlttel
(B) ein solches mit einem Molekulargewicht von nicht mehr ais 160 In einer Menge von 0,005 bis 0,02
Mol je 100 Gew.-Teile Polyol (A) verwendet.
Flexible Polyätherurethanschaumstoffe haben wegen der Vielfalt der Schaumeigenschaften, die durch die
Auswahl von Bestandteilen und die Herstellungsmethode gesteuert werden können, eine erhebliche kommer-
■»5 zlelle Verbreitung gefunden. Seit einiger Zeit besteht eine starke Nachfrage, hauptsächlich In der Auto- und
Möbelindustrie, nach billigen, flexiblen Polsterungsschaumstoffen, die als kalthärtende Schaumstoffe für die
Fließbandproduktion geeignet, flammhemmend und vorzugsweise selbst verlöschend sind. Die Entwicklung
spezieller, hochreaktiver Ausgangsstoffe erreichte ihren Höhepunkt mit der Bereitstellung eines Kalthärteverfahrens,
das einen geringeren apparativen Aufwand, weniger Energie und weniger Arbeltskraft als die kommerzlel-
len Heißhärteverfahren verlangt. Es wurde jedoch gefunden, daß dieses Verfahren und die sich damit ergeben- Q
den Erzeugnisse mindestens ebenso empfindlich gegenüber Schwankungen von Verfahrensparametern wie ,j
he'kömmllche Heißhärteverfahren sind. P1
Gemäß Anspruch 1 der DE-OS 21 10 055 werden flammwldrlge, weichelastische Polyurethanschaumstoffe |j
durch Reaktion von destilliertem Toluylendllsocyanat mit mindestens zwei Hydroxylgruppen und ein Moleku- ι
largewicht von 1500 bis 10 000 aufweisenden Polyäthern, In denen mindestens 10 Gewichtsprozent der vorhan- /i
denen Hydroxylgruppen primäre Hydroxylgruppen darstellen, Vernetzungsmitteln bzw. Kettenverlängerungsmlt- j
teln mit einem Molekulargewicht von 18 bis 1500 In Gegenwart von Treibmitteln, Katalysatoren und gegebe- 4j
nenfalls anderen Zusatzstoffen hergestellt. Die Verwendung von oberflächenaktiven Mitteln auf Slliclumbasls als η
Schaumstabilisatoren Ist In dieser Druckschrift nicht erwähnt. Gerade diese Stabilisatoren sind aber zur Erzle- j.·;'
w> lung einer einwandfreien Schaumstruktur von besonderer Bedeutung, wie sich aus dem Vefglelehsversuch am ]'■.
Ende dieser Beschreibung ergibt. '£
Aus der FR-PS 15 40 443 Ist ein dem Oberbegriff des vorliegenden Anspruchs 1 entsprechendes Verfahren zur f
Herstellung von Polyätherurethanschaumstoffen bekannt. Hierbei werden jedoch Im Gegensatz zum vorliegen-
>..;,j
den Verfahren keine aromatischen Diisocyanate verwendet. Vielmehr wird In Spalte 1, Abs. 3 von der Verwen- j
«·< dung aromatischer Dllsocyunate wegen der Gefahr einer raschen Vergllbung abgeraten. Auch werden die oberflächenaktiven
MIttel auf Slliclumbasls In Mengen von 1,5 Gewichtstellen pro 100 Gewichtstelle Polyätherpolyol *':■■
verwendet. Die nach diesem bekannten Verfahren erhaltenen Polyurethanschaumstoffe haben einen Belastungs- ':
faktor unter 2. '·
Aufgabe der Erfindung Ist es, durch richtige Auswahl von Bestandteilen und Bedingungen flexible, kalthärtende Polyätherurethanschaumstoffe herzustellen, die eine hohe Rückfederung, einen niedrigen Hystereseverlust, eine gute Dauerbiegefestigkeit, einen hohen Belastungsfaktor, eine kräftig herabgesetzte bleibende Verformung, bestimmt nach den verschiedenen Standardprüfmethoden, und von Natur aus eine Flammbeständigkeit
aufweisen, die höchstens nur geringe Mengen an zusätzlichem flammhemmendem Mittel erforderlich macht.
Die Kombination von Polsterungseigenschaften, die mit denjenigen von Latexschäumen hoher Qualität vergleichbar sind, mit der für Polyurethanschaumstoffe charakteristischen Festigkeit und Oxidationsstabilität und
ungewöhnlich niedrigen Werten der Flammenausbreitung machen diese neuartigen Schaumstoffe zu wertvollen
Produkten für Kraftfahrzeugsitze und Möbel, einschließlich Matratzen.
Die erfindungsgemäß verwendeten Polyalkylenätherpolyole (A) sind bekannt und werden im allgemeinen
durch Umsetzen eines zwei- bis vlerwertigen Alkohols, Phenols oder eines Amins mit einem Alkylenoxid in
Gegenwart eines Katalysators hergestellt. Die bevorzugten Reaktanten sind die Alkohle, wie Äthylenglykol,
Pentaerythrit, Propylenglykol, 2,3-Butylenglykol, 1,3-Butylenglykol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandloi, Glycerin,
Trimethyloipropan und Mischungen daraus. Zu geeigneten Al'/.ylenoxlden gehören Äthylenoxid, Propylenoxld,
Butylenoxld, Amylenoxld, Eplchlorhydrin und Mischungen dieser Verbindungen.
Wenn gewünscht, kann ein Teil des Alkohols durch eine andere Verbindung mit zwei bis vier reaktionsfähigen Wasserstoffatomen, wie Alkylamlne, Alkylenpolyamine, cyclische Amine, Amide oder Polycarbonsäuren,
ersetzt werden. Zu geeigneten Alkylamlnen und Alkylenpolyaminen gehören Methylamin, Äthylamln, Propylamln, Butylamlt, Hexylamln, Äthylendlamin, 1,6-HexandIamin und Dläthylendlamln. Auch cyclische Amine,
wie Piperazin, 2-fciethyiplperazln und 2,5-Dimethylpiperazln, können ebenso wie Amide, z, B, Acetamid, Bernsteinsäureamld und Benzolsulfonamld verwendet werden.
Die erfindungsgemäß verwendbaren Polyalkylenätherpolyole weisen eine mittlere Hydroxylfunktlonalität von
2 bis 4, vorzugsweise von 2 bis 3, und ein mittleres Äquivalentgewicht von 1000 bis 4000 je Hydroxylgruppe
auf. In den Im Handel erhältlichen Poiyolen dieses Typs sind gewöhnlich 5 bis 85* der gesamten Hydroxylgruppen primäre Hydroxylgruppen. Vorzugswelse weisen die genannten Polyole ein größtes Zahlenmlttelmolekulargewlcht von etwa 6500 auf.
Die bevorzugten, bei der Erfindung verwendbaren Polyalkylenätherpolyole sind Homopolymere des Propylenoxlds oder Mischpolymere des Propylenoxlds mit anderen Alkylenoxlden. Wenn Äthylenoxid ein Comonomeres Ist, kann es In dem Endpolyol In Mengen bis zu 30 Mol-» vorliegen.
Die Kettenverlärgcrungsmlttel (B) werden in Mengen von 0,0015 bis 0,03, vorzugsweise von 0,005 bis 0,02
Mol, je 100 Gewichtstelle Polyol (A) verwendet.
Die gegebenenfalls vorhandenen aromatischen Polyamine (J) werden In den Schaumansätzen in Mengen bis
zu 0,05, vorzugsweise von 0,W)?' bis 0,03 Mol, je 100 Gewichtstelle Polyol (A) zur Erhöhung des Harnstoffgehalts und der Belastungswerte der Schaumstoffe ohne übermäßige Herabsetzung der Rückfederung verwendet.
Wasser (C) wird In einer Menge von 1 bis 4, vorzugsweise von 1,5 bis 3 Gew.-Tellen je 100 Gew.-Teile Polyol
(A) dem Ansatz zugefügt, um die Bildung von Kohlendloxid für die Entwicklung der Schaumstruktur zu unterstützen. Das Wasser sollte vorbehandelt werden, um Verunreinigungen, wie Elsen, Calclumsalze und andere
Stoffe, welche Härte hervorrufen, zu entfernen. Vorzugsweise sollte das Wasser einer Behandlung Ttt verschiedenen Zeolithen und anderen Molekularsieben unterzogen oder zur Entfernung praktisch aller Verunreinigungen «
destilliert werden.
Bevorzugte aromatische Diisocyanate enthalten nicht mehr als 30 Kohlenstoffatome und vorzugsweise nicht
mehr als 15 Kohlenstoffatome, v/ie 2,4- und 2,6-Toluylendllsocyanat, p,p'- oder m.m'-Diphenylmethandllsocyanat und Ihre Polymeren, und Methylbenzoldllsocyanat. Es versteht sich, daß Mischungen aus zwei oder mehr
Dlisocyanaten wie auch sowohl monomere als auch polymere Formen verwendet werden können.
y Das Dllsocyanat wird In einer Menge von 0,9 bis 1,3, vorzugsweise von 1,05 bis 1,15 Isocyanatgruppen, pro
|| gesamte funktioneile Gruppen In dem Polyoi (A), dem Kettenverlängerungsmittel (B) und dem Wasser (C)
j§j verwendet.
U
Das oberflächenaktive Mittel auf Sillclumbasls (E) wird verwendet, um die Zellstruktur zu verbessern und ein
jfc handelsübliche polymere Silane, Silcarbane, Siloxane und Blockmischpolymere, denen solche Stoffe einverleibt
U
Derartige oberflächenaktive Mittel wurden nach dem Stand der Technik In Mengen Im Bereich von 0,1 bis 5
V).
Gewichtstellen je 100 Teile Polyol verwendet. Demgegenüber werden sie erfindungsgemäß In Mengen im
lij Bereich von 0,01 bis 1,0 Gewichstelle, d. h. nicht mehr als etwa % der früheren Norm verwendet. Bei derartig
|: kleinen Mengen an oberflächenaktivem Mittel 1st die Struktur des oberflächenaktiven Mittels nicht so kritisch
für ein gegebenes oberflächenaktives Mittel Ist die, daß man es In einem Standardansatz ausprobiert und es mit
i.ü einem oberflächenaktiven Mittel vergleicht, dessen Wirksamkeit bekannt Ist, wie dem in den Beispielen verwen- M
·/■'■
deten kommerziellen Polydlmethylslloxan mit einer Viskosität von 5 es.
(;>: Als Katalysatoren werden tertiäre Amine (F), gegebenenfalls zusammen mit Organozinnverbindungen (G)
'■ verwendet.
; 5 Beispiele für geeignete tertiäre Amine (F) sind Triethylendiamin, Tetramethylbutandlamln, ^^8-Dlmethylaml-
•; noäthyläther, Trläthylamln, N-Methylmorpholln, N-Äthylmorpholin, Ν,Ν-DIäthyläthanolamin, N-Cocosmorpho-
!$ Mn, l-Methyl-4-dlmethylamlnoäthylplperazln, 3-Methoxy-N,N-dlmethylpropylamln, Ν,Ν-Dimethyl-N-lsopropyl-
'■■ amln, N.N-DläthylO-dläthylamlnopropylamln und Dlmethylbenzylamln.
laurat, Dibutylzlnn-dl-2 -äthylhexoat, Zlnn(II)-octoat, Zlnn(IQ-oleat, Dlisobutylzlnn-bis-(monobutylma!eat), Dl-nbutylzlnndiacetat, Dl-2-äthylhexylzinn-bIs-(2-äthylhexoat), Trl-n-batylzlnnacetat und Dlbutylzlnn-dlstearat, und
Zlnnalkyle, wie Tetramethylzinn und Tetra-n-butylzlnn.
Die tertiären Amine (F) werden In Mengen Im Bereich von 0,1 bis 1 Gew.-Telle je 100 Teile Polyol (A)
verwendet und die Organozlnnkatalysatoren (G) In Mengen von 0 bis 0,5, vorzugsweise von 0,1 bis 0,3 Gew.-Tellen je 100 Teile Polyol (A).
Obwohl die erfindungsgemäß hergestellten Schaumstoffe von Natur geringe Flammenausbreitung zeigen,
können zur weiteren Verbesserung dieser Eigenschaft flammenhemmende Mittel (H) zugesetzt wenden. Jedes
beliebige der üblichen flammenhemmenden Mittel, einschließlich derjenigen, die Phosphor und Metallatome
ίο enthalten, kann Insbesondere in Anbetracht der geringen Mengen, die gebraucht werden, verwendet werden. Die
bevorzugten flammenhemmenden Mittel sind jedoch die halogenlerten Kohlenwasserstoffe, die mindestens 0,2
und vorzugsweise mindestens 0,25 Halogenatome je Kohlenstoffatom enthalten.
Die bevorzugte Klasse von halogenlerten Kohlenwasserstoffen sind die chlorierten Paraffine, welche Im allgemeinen Flüssigkeltei« darstellen, so daß das Vermischen dieser Stoffe mit den Austangskomponenten für den
Schaum kein Problem darstellt. Ein typisches handelsübliches chloriertes Paraffin, das In einigen der Beispiele
verwendet wird, 1st ehre blaßgelbe, klare, viskose Flüssigkeit, die ein Molekulargewicht von etwa 530, eine
Dichte bei 25° C von etwa 1,16 g/ml, eine Viskosität bei 25° C von etwa 25 P, einen Brechungsindex bei 25° C
von etwa 1,505, einen Chlorgehalt von etwa 42 Gew.-SB, der etwa 0,28 Cioratomen je Kohlenstoffatom äquivalent Ist, und eine thermische Stabilität von 0,2», gemessen als die Gewichtsprozente an Chlorwasserstoff, bezogen auf das Gewicht des chlorierten Paraffins, die während 4 Stunden bei 175° C entwickelt -^rden, aufweist.
Es ist auch möglich, Polyvinylchlorid zu verwenden, das mindestens 0,4 Chlcratomc je K&asnsiöffsiönri and
vorzugsweise 0,5 bis 0,7 Chloratome je Vohlenstoffatom, aber nicht mehr als 1 Chloratom je Kohlenstoffatom
enthält. Dieses !st im allgemeinen ein fei?uerteilter Feststoff und weist eine Intrinslc-Viscosität von 0,25 bis 2,5
und vorzugsweise von 0,5 bis 1,5, gemessen in 0,3 gew.-%lger Lösung In Cyclohexanon bei 25° C, auf. Da das
Polyvinylchlorid fest 1st, ist es notwendig, es In einem Teil des Polyols (A) zu dispergieren, um das richtige
Einmischen In die gesamte Rezeptur sicherzustellen.
Die flammenhemmenden Mittel (H) werden In dem Bereich von 0 bis 10 Gew.-Tellen je 100 Gew.-Telle
Polyätherpolyoi (A) verwendet; bei einer Menge, die etwa 5 Teile übersteigt, kann aber, wenn Oberhaupt, nur
eine geringe Verbesserung nachgewiesen werden.
Ein anderer Bestandteil, der fakultativ Ist, aber In Polyurethanschaumstoffen mit hoher Rückfederung
wünschenswert sein kann, Ist ein Propylenoxldpolyol mit einem Molekulargewicht von 3000 bis 6000, In dem
ein vlnylartlges Monomeies polymerisiert worden 1st und das unter dem Handelsnamen NIAX 31-28 vertrieben
wird. Es wird in einer Menge von 3 Gew.-Tellen zusammen mit 97 Gew.-Tellen eines Polypropylenoxldtriols
mit durchschnittlich 3 Hydroxylgruppen je Molekül und einem mittleren Äquivalentgewicht zwischen 1500 und
1600 eingesetzt. Dieser fakultative Bestandteil scheint in die Membranstabilisierung In den Polyätherurethanschaumstoffen einzugreifen; dadurch 1st mit Sicherheit ein mechanisches Aufbrechen der Zellen, der üblicherweise eine schädliche Wirkung auf die Rückfederung hat, nicht notwendig.
Die verschiedenen Bestandteile, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werdet., können In
irgendeiner Art und Welse vermischt werden, solange das Dllsocyanat (D) der letzte zuzusetzende Bestandteil
«ο ist. Ein solches Vermischen wird verbessert, wenn diejenigen Bestandteile, die nicht leicht mischbar sind, mit
einem Teil eines anderen Bestandteils vorgemischt werden, öo läßt sich beispielsweise ein Organozlnnkatalysator
(G) wegen der geringen Mengen, die verwendet werden, leichter gleichmäßig In einem Schaumsystem dispergieren, wenn er als Vormischung zusammen mit einem Teil des Polyols (A) zugegeben wird. In ähnlicher Welse
wird ein festes flammenhemmendes Mittel (H), wie da Polyvinylchlorid, vorzugsweise als eine Dispersion In
einem Anteil des Polyols (A) zugegeben, und das Kettenverlängerungsmitte! (B) muß zunächst In etwas Polyol
(A) oder in etwas Wasser (C) aulgelöst werden, um befriedigend mischbar zu sein.
Weiterhin Ist es vorzuziehen, mehrere Bestandteile oder Anteile davon vorzumlschen, damit der Nutzeffekt
der vorliegenden Erfindung verbessert wird, wobei auch gleichzeitig die Anzahl von Strömen, die In einem
Mischkopf auf einer Fertigungsstraße einzuleiten sind, vermindert wird. Vorzugswelse wird das Dllsocyanat (D)
so als getrennter Strom zugegeben, jeglicher Organozlnnkatalysator (G) wird ebenfalls als getrennter Strom,
vorzugsweise als eine Dispersion In einem Teil des Polyols (A) zugegeben, und jegliches flammenhemmende
Mittel (H) wird unmittelbar vor der Schaumherstellung In einen dieser Ströme eingeleitet oder als Teil von
einem oder zwei vorgemischten Strömen, die den ReM Jjr definierten Bestandteile enthalten, zugesetzt.
Vorzugswelse werden die Bestandteile (B), (C) und (F) und gegebenenfalls (J) vorgemischt, und der Bestandteil
(E) und der Rest des Bestandteils (A) werden mit Irgendeinem änderet. Bestandteil, der anderweitig nicht
umfaßt Ist, unter Bildung, von zwei weiteren Strömen vorgemischt. Die beiden Vormischungsströme können,
wenn gewünscht, zusammen vorgemischt werden. Vormischungen slnü besonders wünschenswert, wenn sie
lagerungsstabil sind.
oder die Gesamtmenge des Keuenverlängerungsmlttels (B) kann vor dem Zusatz zu Irgendeinem der Ströme
vorher umgesetzt werden. Eine derartige Vorreaktion scheint eine Verbesserung des Belastungsfaktors bei den
erflndungsgemäß hergestellten Polyätherurethanschaumstoffen zu ergeben. Dabei Ist der Belastungsfaktor das
nur etwa 10 bis 50% des Insgesamt zu verwendenden Kettenverlängerungsmittels (B) In dieser Welse vorher
umgesetzt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren Ist für die Herstellung von Tafelschaumstoffen nützlich, kann aber auch zur
Herstellung von geformten Schaumstoffen angewandt werden, wenn die Bestandteile vermischt und In Formen
aus Metall, Kunststoff oder Holz gegossen werden, die mit geeigneten Eniformungsmltteln behandelt worden
sind. Die erhaltenen Schaumstoffe sind In beiden Fällen für Matratzen, Möbelpolster und Kraftfahrzeugsitze
nützlich.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Soweit nicht anders angegeben, beziehen sich Mengenangaben
auf das Gewicht.
In den Beispielen wurden die folgenden Ausgangsstoffe verwendet:
A-I: Polypropylenoxldtrlol mit durchschnittlich 3 Hydroxylgruppen je Molekül, mittleres Äquivalentgewicht je
Hydroxylgruppen zwischen 1500 und 1600,
A-2: Polyalkylenäthertrlol mit durchschnittlich 3 Hydroxylgruppen je Molekül, mittleres Äquivalentgewicht je
A-2: Polyalkylenäthertrlol mit durchschnittlich 3 Hydroxylgruppen je Molekül, mittleres Äquivalentgewicht je
Hydroxylgruppe von etwa 1000; etwa 95% sekundäre Hxdroxylgruppen,
A-3: Polyalkylenäthertrlol wie A-2, jedoch mit 40 bis 45% sekundären Hydroxylgruppen,
A-4: Polyalkylenäthertrlol wie A-2, jedoch mit einem mittleren Äquivalentgewicht je Hydroxylgruppe von etwa
1500 und 50 bis 60% sekundären Hydroxylgruppen,
A-5: Polypropylenoxidtrio! wie A-I, jedoch mit einem mittleren Äquivalentgewicht je Hydroxylgruppe is
A-5: Polypropylenoxidtrio! wie A-I, jedoch mit einem mittleren Äquivalentgewicht je Hydroxylgruppe is
zwischen 1300 und 1400; 95% sekundäre Hydroxylgruppen,
A-6: Propylenoxldpolyol, mittleres Molekulargewicht von 3000 bis 6000, In dem ein vlnylartlges Monomeres
A-6: Propylenoxldpolyol, mittleres Molekulargewicht von 3000 bis 6000, In dem ein vlnylartlges Monomeres
polymerisiert worden Ist,
B !' O Phen"!end!arn!n
B !' O Phen"!end!arn!n
B-2: 2-Amlnoäthanol, B-3: 2-N-ÄthyIamlnoäthanol,
C: Wasser
C: Wasser
D: Isomerenmischung (80/20) von 2,4- und 2,6-Toluylendllsocyanat,
E-I: Slloxan-Oxyalkylen-Blockmlschpolymerlsat als 10%lge Lösung In A-I,
E-2: PolydlmethylsUoxan mit eine Viskosität von 5 es,
F: Trläthyiendlamln,
G: ZlnndD-octoat, zugegeben als Dispersion mit einem Teil des entsprechenden TrIoIs,
H: flüssiges chloriertes Paraffin, Molekulargewicht von etwa 530, Chlorgehalt von etwa 42%,
J: m-Phenylendlamln.
Die Schaumstoffe wurden durch Abmischen der Bestandteile In den angegebenen Mengen von Hand,
Aufschäumenlassen der Mischungen und Härten hergestellt. Wenn Bestandteile als Lösung oder Dispersion
zugegeben wurden, wurden das Lösungsmittel oder die Matrix zusammen mit dem verwendeten Hauptanteil
zugesetzt. Die sich ergebenden Schaumstoffe wurden dann auf Ihre Dichte in g/cm1. Ihre 25%-Durchblegung
beim Zusammendrücken (CLD) in kg auf einer 10,16 χ 10,16-cm-Probenoberfläche, Ihre 65%-Durchblegung
beim Zusammendrücken In kg auf einer 10,16 χ 10,16-cm-Probenoberfläche und Ihre Rückfederung (prozentuales
Abprallen einer Kugel - ASTM D 1564) hin gemessen:
Beispiele 1-1 bis 1-10
| Bestandteile | 1-1 | 1-2 | 1-3 | 1-4 | 1-5 | 1-6 | 1-7 | 1-8 | 1-9 | _ | 1-10 | 45 |
| A-I | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | _ | ||
| A-2 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 100 | ||
| A-3 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 50 | |
| A-4 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | ||
| A-5 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | ||
| B-I | 1,0 | - | - | - | 0,5 | 0,33 | - | 1,0 | 0,7 | - | 55 | |
| B-2 | - | 0,6 | U | - | - | - | 0,6 | - | - | 0,7 | ||
| B-3 | - | - | - | 0,9 | - | - | - | - | 2,0 | - | ||
| C | 2,0 | 2,0 | 2,0 | 2,0 | 2,0 | 2,0 | 2,0 | 2,0 | 110 | 2,0 | 60 | |
| D (Index) | 110 | 110 | 110 | 110 | 110 | 110 | 110 | 110 | - | 110 | ||
| E-I | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,025 | - | ||
| E-2 | - | - | - | - | - | - | - | - | 0,5 | 0,025 | 65 | |
| F | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,2 | 0,5 | ||
| G | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 0,2 | ||
| H | - | - | - | - | - | - | - | - | _ | - | ||
| J | _ | _ | _ | _ | 0,5 | 0,67 | 1,0 | _ | ||||
Fortsetzung
1-2
1-3
1-4
1-5
1-6
1-7
1-8
1-9
Dichte
0,0448 0,0464 0,0448 0,0432 0,0448 0,0456 0,0448 0,0434 0,0353 0,0353
| 25% CLD | 2,13 | 2,265 | 2,22 | 1,722 | 2,63 | 3,035 | 3,04 | 2,04 | 1,585 | 1,585 |
| -',3% CLD | 5,63 | 6,81 | 7,26 | 4,91 | 7,40 | 8,40 | 8,81 | 5,45 | 4,54 | 3,81 |
| Belastungs faktor |
2.64 | 3,01 | 3,27 | 2,85 | 2,81 | 2,77 | 2,90 | 2,67 | 2,86 | 2,40 |
| Rückfederung | 73 | 66 | 68 | 68 | 67 | 65 | 63 | 73 | 66 | 60 |
A-I A-2 A-3 A-4 A-5 B-I B-2
3-3
D (Index) E-I E-2
40 G
H
J
J
Dichte 25% CLD 65% CLD Belastungs-
Beispiele I-l 1 bis 1-20
1-12
1-15
1-16
1-17
1-18
1-19
0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
0,2 0,2 0,2 0,2 0,075 0,075 0,075
0,5
0,5
100 100 100 100 100 100
100 - 100 ----- -
1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 0,7 0,7 0,7 -
2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,5 3.0 3,5 110 100 100 100 110 120 110 114 110
0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
0,0369 0,0417 0,0385 0,0417 0,04405 0,0404 0,0417 0,0346 0,03125 0,02645
1,36 1,585 1,36 2,04 2,22 1,905 2,265 1,905 1,224 1,36
3,86 4,54 3,40 5,22 6,35 5,45 6,58 5,00 4,77 3,72
2,84 2,86 2,50 2,56 2,86 2,86 2,91 2,62 3,90 2,74
faktor Rückfederung 60
66
67
62
68
Der folgende Schaumstoff wurde auf einer Sterllng-Alderfer-Laboratoriums-Schäumapparatur bei Umgebungstemperatur
hergestellt und deren Eigenschaften wie In Beispiel 1 bestimmt.
A-I
B-2
D (Index)
100
0,6
2,0
0,6
2,0
110
Fortsetzung
E-I 0,5
F 0,5
G 0,075
H 5,0
J 1,0
Dichte 0,0489
25% CLD 2,945
65% CLD 9,09
fi Belastungsfaktor 3,09
j| Rückfederung 69
H Zusätzlich wurde dieser Schaumstoff einer Flammenprüfung nach der AATCC-Testmethode 34-1969 (Test
(I mit senkrechter Flamme) unterzogen, und es wurden folgende Ergebnisse erhalten:
|
3 Sekunden
Zündung |
12 Sekunden
Zündung |
| 0 | 0 |
| 0 | 0 |
| 0,762 | 4,315 |
Nachflamme, s
Nachglimmen, s 0 0 30
Brennlänge, cm
Beispiele HI-I und III-2
Es wurden vergleichbare Versuche mit einer Schäumapparatur wie Im Beispiel II mit den folgenden Ansätzen
hergestellt:
hergestellt:
Bestandteile HI-I II1-2
40
| rclyoxypropylentriol, Molekulargewicht 3500 | 100 | 100 |
| B-2 | 0,5 | 0,5 |
| C | 2,0 | 2,0 |
| D | 29,5 | 30,9 |
| E·) | 1,0 | 1,0 |
| F | 0,3 | 03 |
| G | 0,25 | 035 |
·) Dimethylsiloxan-Äthylcnoxid-Propylenoxid-Blockinischpolymeres als oberflächenaktives Mittel
In dem Versuch III-2 wurde das 2-Aminoathanol B-2 mit dem Polyol abgemischt, 1,4 Teile des Diisocyanate _ 55t
D wurde zugegeben, und dann wurden die anderen Bestandteile zugefügt. Es erfolgte sogleich eine VlskositSts- '
erhöhung, wenn die 1,4 Teile D zugegeben wurden. j
Die folgenden Eigenschaften wurden wie zuvor bestimmt: 1
m-i I1I-2
Dichte 0,0449 0,0433 ,
25% CLD 2,76 2,18 65
65% CLD 6,40 7,00
Ähnliche Ergebnisse erhalt man, wenn man 2 (N-Athylamlno)-äthanol jeweils Mol für Mol anstelle des
2-Amlnoäthanols verwendet.
Vier Versuche zur Herstellung von Tafelschaumstoff wurden auf einer kommerziellen Fertigungsapparatur
mit einer FCrderbahngeschwlndlgkelt von 1,83 m/min und einer Gießgeschwindigkeit, die etwa 45.5 kg Polyol
je Minute entspricht, hergestellt. Die sich ergebenden Tafelschaumstoffe, die aufschäumten und bei Umgebungstemperaturen In etwa 5 Minuten bis zu einem nlcht-klebrlgen Zustand erhärteten, waren 88,9 cm breit,
33,0 bis 40,6 cm hoch und etwa 3,05 m lang. Die Ansitze und erhaltenen Eigenschaften gehen aus der folgenden Tabelle hervor:
IV-I
IV-2
IV-3
IV-4
Strom 1 A-I A-6 B-2 C E-2 F J
Strom 2
G Strom 3 D (Index) Dichte 25% ILD *) 65% ILD *) Belastungsfaktor Rückfederung
bleibende Verformung (% nach 44 Std. bei 70,0° C) 75%ige Durchbiegung
90%ige Durchbiegung
0,175
0,0465
3,3
3,8
3,8
0,175
110
0,0436
5,6
6,3
6,3
97
0,175
105
0,0452
3,4 2,7
97
| 0,7 | 0,7 | 0,7 | 0,7 |
| 1,9 | 1,9 | 1,9 | 1,9 |
| 0,025 | 0,025 | 0,025 | 0,025 |
| 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 |
| 1,0 | 0,75 | 1,0 | 0,75 |
0,175
105
0,0443
| 14,98 | 11,8 | 14,07 | 11,8 |
| 39,45 | 32,65 | 33,! | 28,1 |
| 2,63 | 2,77 | 2,35 | 2,38 |
| 67,5 | 72,0 | 69,5 | 70,0 |
4,2 4,3
·) ILD in kg, gemessen unter Verwendung eines 322,8 cm2-DruckkörperfuBes auf einer großen Stirnfläche einer 38.1 x 38.1 x 10.16 cm
großen Probe.
Die Rückfederungswerte wurden um etwa 10% durch Hitzealtern und um etwa 20% durch feuchtes Altern
verkleinert. Weder durch das Hitzealtem noch durch das feuchte Altem wurde die bleibende Verformung bei
90%iger Durchbiegung auf oberhalb 26% erhöht.
Gemäß Beispiel 12 der DE-OS 21 10 055 wurde ein Schaumstoff ohne Zusatz eines oberflächenaktiven Mittels
hergestellt und hinsichtlich seiner Eigenschaften mit einem erfindungsgemäß unter Verwendung eines oberflächenaktiven Mittels hergestellten Schaumstoffs verglichen. Die Ergebnisse sind In der nachstehenden Tabelle
zusammengefaßt.
Beispiel 12
der DE-OS 21 10 055
unter Verwendung
von 2-Aminoäthanol
der DE-OS 21 10 055
unter Verwendung
von 2-Aminoäthanol
Verfahren
der Erfindung
(Gewichtsteile) 3
der Erfindung
(Gewichtsteile) 3
Bestandteile
Triol *): Polyäthertriol, MG = 4700 > 50% primäre 68
Hydroxylgruppen, OH-Zahl 34
Diol *): Polypropylenätherglykol (Viskosität bei 25° C 300 es) 32
MG = 2025, OH-Zahl 57
H2O 2,5
Triäthylendianiin, 33%ige Lösung in Dipropylenglykol **) 1,0
2-Aminoäthanol 1,0 oberflächenaktives Mittel auf Silikonbasis
80/20-Gemiäch aus 2,4- und 2,6-Toluylendiisocyanat 52
Physikalische Eigenschaften
Dichte, g/cm3 (unter Verwendung von Schaumkern) 0,073
Rückfederung (prozentuales Rückprallen einer Kugel) 42
Köh: des Tafelschaumstoffs, cm 7,5
Zellgröße grob
Zellfenster offen
Cremezeit, s 5-10
Gewicht eines Probestücks der Abmessungen 4,79 51 x 51 x 25 mm, g
Aufgehzeit, s 45-60 Blasen brechen noch nach einer Zeit von, min 2
68
32
32
2,5
1,0
1,0
0,5
52
1,0
1,0
0,5
52
0,057
47
10,0
fein
offen
5-10
3,83
5-10
3,83
45-60
2
2
10
*) Urn die Polyolzusammensetzungvon Beispie! 12 der DE-OS 21 10 055 möglichst genau zu erreichen, wird ein Poiyätherpolyol-Gemisch
verwendet
**) Beim Aufschäumen während der Schaumstoffherstellung gemäß der DE-OS 21 10 055 brachen zahlreiche Blasen, wobei es fast zum
Zusammenfallen kam.
Bei einem Schnitt des gehärteten Schaumstoffs gemäß Beispiel 12 der DE-OS 21 10 055 zeigte es sich, daß Im
Beden- und Seltenbereich zahlreiche große Blasen vorhanden waren, während nur ein kleiner Kernbereich eine
gleichmäßigere, aber gröbere Zellenstruktur aufwies. Während der Schaumbildung kam es ferner zu erheblichen
siedeähnlichen Erscheinungen (Verschmelzen von Blasen, Entweichen von Gas). Es war schwierig, eine geeignete,
für Zugfestigkeitsuntersuchungen erforderliche Probe zu gewinnen (große Gasblasen, grober Schaum).
Bei Zugabe einer geringen Menge an oberflächenaktivem Mittel konnte erfindungsgemäß das Brechen der
Blasen während Ihrer Bildung begrenzt werden. Dadurch entstand ein höherer Schaumstoff von geringerer
Dichte und mit gleichmäßigerer Zellengröße Im Bereich der gesamten Probe. Man erhielt einen offewelllgen
Schaum, dessen Rückfederungseigenschaften den In der DE-OS 21 10 055 angegebenen Werten entspricht.
20
25
30
35
40
45
Claims (1)
1. Verfahren zur Herstellung eines stark rückfedernden flexiblen Polyätherurethanschaumstoffs durch
Umsetzung von
(A) 100 Gewichtsteilen eines Polyalkylenätherpolyols mit 2 bis 4 Hydroxylgruppen je Polymermolekül mit
einem mittleren Äquivalentgewicht je Hydroxylgruppe von 1000 bis 4000, wobei Im Falle der Verwendung eines Polyalkylenätherpolyols auf Basis von Propylenoxld und Äthylenoxid nicht mehr als 30;
Molprozent Äthylenoxideinheiten vorliegen dürfen, oder eines Gemisches aus 97 Gewichtstellen eines
Ό Polypropylenoxidtriols mit durchschnittlich 3 Hydroxylgruppen je Molekül und einem mittleren
Äquivalentgewicht zwischen 1500 und 1600 und 3 Gewichtsteilen eines Propylenoxldpolyols mit einem
Molekulargewicht von 3000 bis 6000, in dem ein vlnylartiges Monomeres polymerisiert worden Ist,
(B) 0,0015 bis 0,03 MoI eines Kettenverlängerungsmlttels aus der Gruppe 2-Amlnoäthanol, 2-Aminopropanol,
3-AmInopropanol, 2-AmInobutanol, 4-Amlnobutanol, N-Methylaminoäthanol, 2-(N-Äthylamlno)-äthanol,
2-(N-MethyIamlno)-propanoI, 3-(N-MethylamIno)propanol, 2-(N-ÄthylamIno)-propanol, 3-(N-Äthylamlno)-propanol,
Polyalkylenglykolamine mit einem Molekulargewicht von 500 oder 600, o- und p-Phenylendlamln,
o- und p-Toluylendiamin und 1,2-NaphthylendlamIn je 100 Gew.-Teile Polyok i),
(C) 1 bis 4 Gewichtstellen Wasser,
(D) einem Diisocyanat In einer Menge von 0,9 bis 1,3 Isocyanatgruppen pro gesamte funktionell Gruppen In
dem Polyol (A), dem Kettenverlängerungsmittel (B) und dem Wasser (C),
(E) einem oberflächenaktiven Mittel auf Sillclumbasis,
(F) 0,1 bis 1 Gewichtstell eines tertiären Amins je 100 Gew.-Teile Polyol (A), gegebenenfalls unter Mitverwendung
von bis zu 0,5 Gewichtstellen eines Organozlnnkatalysators (G) je 100 Gew.-Teile Polyol (A)
sowie gegebenenfalls
« (H) bis zu 10 Gewichtsteilen eines flammhemmenden Mittels je 100 Gew.-Teile Polyol (A),
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