DE2657413A1

DE2657413A1 - Verfahren zur herstellung eines polyurethanschaumstoffs mit hoher elastizitaet

Info

Publication number: DE2657413A1
Application number: DE19762657413
Authority: DE
Inventors: Robert Victor Russo
Original assignee: M&T Chemicals Inc
Current assignee: Air Products and Chemicals Inc
Priority date: 1975-12-18
Filing date: 1976-12-17
Publication date: 1977-06-23
Also published as: AU2063576A; JPS6052168B2; ES454355A1; AU506550B2; JPS5298094A; US4101471A; CA1077200A; SE434751B; FR2335543A1; SE7614234L; GB1539266A; NL7614074A; FR2335543B1

Description

Mappe 24 163
MScT Case 1159

M&T CHEMICALS INC., Greenwich, Conn., USA

Verfahren zur Herstellung eines Polyurethanschaumstoffs

mit hoher Elastizität

Priorität: 18. Dezember 1975 - USA

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur- Herstellung eines Polyurethanschaumstoffs mit hoher Elastizität=

Polyurethanschaumstoffe mit hoher Elastizität sind für zahlreiche Anwendungszwecke, insbesondere als Polstermaterialien für Sitze und Rückseiten von Polstermöbeln, geeignet. Die hohe Elastizität und die guten lasttragenden Eigenschaften dieser Schaumstoffe ermöglichen es, die Federn bei Polstermöbeln und Autositzen wegzulassen, die bislang bei der Verwendung von herkömmlichen Schaumstoffen erforderlich waren, um die gewünschten Trageeigenschaften zu erhalten. Die Eigenschaften von Schaumstoffen mit hoher Elastizität sind denjenigen von Latexkautschuk ähnlich, und diese Schaumstoffe ergeben einen hohen Komfortwert.

Die lasttragende Fähigkeit von Polyurethanschaumstoffen wird oftmals anhand der Deformationshärte bzw. Stauchhärte (ASTM-Testmethode D-2406 Methode A) bestimmt. Der "Komfortindex" ist als das Verhältnis des Stauchhärtewertes, gemessen bei 65% Durchbiegung, zu dem Wert, der bei 25% Durch-

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biegung gemessen worden ist, definiert. Ein Verhältnis von 2,2 oder mehr ist für einen optimalen Sitzkomfort anzustreben. Herkömmliche, zellförmige Polyurethane haben gewöhnlich Verhältnisse von 1,8 bis 2,2. Die Meßmethode für die Stauchhärte wird weiter unten näher beschrieben.

Um einen maximalen Sitzkomfort zu erhalten, sollte das Gewicht oder die Last, die für Durchbiegungen von bis zu 25% erforderlich ist, relativ niedrig sein, _aweil hierdurch der Anfangseindruck einer Weichheit erzielt wird. Wenn die Durchbiegung über den Wert von 25% hinausgeht, dann sollte die Last, die zum Erhalt einer weiteren Durchbiegung erforderlich ist, relativ rasch in nicht linearer Weise ansteigen, um die gewünschten End-Lasttrageigenschaften zu erhalten. Die Last, die zum Erhalt einer 65^igen Durchbiegung erforderlich ist, sollte vorzugsweise größer sein als 0,07 kg/cm * In der Praxis sollte, wenn der Schaumstoff in ein Sitzpolster eingearbeitet werden soll, der Stauchhärtewert bei einer Durchbiegung von 65?S so hoch wie möglich sein, da dieser Wert die Minimaldicke des Schaumstoffs festlegt, die erforderlich ist, um ein gegebenes Gewicht zu tragen. Selbst eine geringe Verminderung der Dicke kann bereits erhebliche Einsparungen der Materialkosten im großtechnischen Betrieb ergeben«.

Schaumstoffe mit hoher Elastizität werden herkömmlicherweise dadurch hergestellt, daß man hochmolekulare Polyole (MG = 4500 bis 6000), die aufgepfropfte Seitenketten von Polyacrylnitril oder einem Acrylnitril-Styrol-Copolymeren enthalten können, mit einem polyfunktionellen Isocyanat umsetzt. Mindestens ein Teil der Isocyanatkomponente ist gewöhnlich polymerer Natur, wie es z.B. bei Polymethylen-polyphenylisocyanat der Fall ist. Alternativ kann auch ein vollständig difunktionelles Isocyanat, z.B. ein Gemisch aus 2,4- und 2,6-Tolylendiisocyanaten, in Kombination mit einem ' polyfunktionellen Amin als Kettenverlängerungsmittel oder Vernetzungsmittel verwendet werden, um die Vernetzungsdichte bei dem Wert

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zu halten, der unter Verwendung eines polymeren Isocyanats erhalten wird. Die Reaktion zwischen dem Polyol und dem Isocyanat wird gewöhnlich durch einen Polymerisat ions- oder "Gel"-Katalysator katalysiert. Organozinnverbindungen, insbesondere Derivate von Monocarbonsäuren, z.B. Dibutylzinndilaurat, sind oftmals gute Gelkatalysatoren, weil mit ihnen eine relativ kurze Steigzeit und Klebrigkeitsfreiheitszeit erhalten werden kann. Nichtgehärtete Schaumstoffe sind weiterhin genügend zusammenhängend, daß sie bei der Handhabung nicht auseinanderbrechen. Diese Eigenschaft ist als "Grünfestigkeit" bekannt. Der ungehärtete Schaumstoff kann daher aus dem Behälter entnommen werden, worin er gebildet worden ist. Für den technischen Betrieb ist eine verminderte Verweilzeit besonders anzustreben, weil hierdurch der auf der Basis kg/h gemessene Ausstoß der Vorrichtung erhöht wird, welche zur Herstellung des Schaumstoffs verwendet wird*

Wie aus den Beispielen hervorgeht, ist der höchste Wert für die Stauenhärte, der bei einer Durchbiegung von 65% unter Verwendung der herkömmlichen Organo zinngelkatalysatoren erhalten werden kann, geringer als 0,07 kg/cm . Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Klasse von Gelkatalysatoren zur Verfügung zu stellen, die es ermöglichen, Polyurethanschaumstoffen eine höhere Lasttragfähigkeit zu vermitteln als es unter Verwendung dieser herkömmlichen Orgariozinnkatalysatoren möglich ist, ohne daß Einbußen der gewünschten Eigenschaften, z.B. der raschen Steigzeit und der hohen Grünfestigkeit, in Kauf genommen werden müssen.

Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe dadurch gelöst werden kann, daß man bestimmte Organozinnmercaptide oder Organozinnderivate von Mercaptoearbonsäureestera als Gelkatalysatoren verwendet.

Durch die Erfindung werden Formulierungen bzw. Ansätze zur Herstellung von zellförmigen Polyurethanen mit

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hoher Elastizität zur Verfügung gestellt. Diese Formulierungen bzw. Ansätze enthalten ein polymeres, polyf unktionelles Isocyanat, mindestens ein Polyol aus der Gruppe

(1) Polyole mit einem Molekulargewicht von 4500 bis 6000 und einer Hydroxylzahl von 25 bis 45,

(2) Polyole mit einem Molekulargewicht von 4500 bis 6000 und einer Hydroxylzahl von 25 bis 45, wobei das Polyol 5 bis 25%, bezogen auf das Gewicht des Polyols, Seitenketten enthält, die sich von der Pfropfpolymerisation von Acrylnitril oder eines Gemisches aus Acrylnitril und Styrol auf das Gerüst der Polyole ableiten,

(3) Gemische von Polyolen mit einem. Molekulargewicht von 4000 bis 8000 und mindestens einem Diamin als Vernetzungsmittel, wobei das Diamin in einer Menge von etwa 0,5 bis 6%_f bezogen auf das Gewicht des Polyols, vorhanden ist,

ein Treibmittel, ein oberflächenaktives Mittel auf Silikon-Grundlage und als Polymerisationskatalysator 0,001 bis 0,1#, bezogen auf das Gewicht des Polyols, einer Organozinnverbindung der Formel R¹-Sn(SR)_o, worin R für ein Alkylradikal mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen steht, R die gleiche Bedeutung wie R¹ hat oder für ein Radikal der Formel -R^COOR steht, worin R* für ein Methylen- oder Äthylenradikal steht und R aus der.gleichen Gruppe ausgewählt ist.

Die erfindungsgemäß verwendeten Geikatalysatoren haben alle Prozeßvorteile und guten Eigenschaften, die für Organozinnverbindungen charakteristisch sind. Weiterhin ver-* bessern die Katalysatoren die Lasttrageigenschaften (bestimmt unter Verwendung der Stauchhärte bei einer Durchbiegung von 6596). Die erfindungsgemäß in Betracht gezogenen Katalysatoren werden herkömmlicherweise in Konzentrationen von 0,005 bis 0,1 Gew.Teile/100 Gew.Teile Polyol verweftdet.

Wie bereits ausgeführt, haben Polyurethanschaumstoff e mit hoher Elastizität einen höheren Vernetzungsgrad als

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herkömmliche Schaumstoffe. Die durchschnittliche Funktionalität des Isocyanats, das zur Bildung des Polyurethans umgesetzt wird, ist daher höher als 2 und beträgt gewöhnlich 2,05 bis 2,5. Dieser Funktimalitätsgrad wird unter Verwendung des entsprechenden Gemisches aus einem difunktionellen Isocyanat, z.B. den isomeren Tolylendiisocyanaten, und einem Isocyanat mit einer höheren Funktionalität als 2, z.B. Polymethylenpolyphenylisocyanat, erhalten.

Die Polyolkomponente hat oftmals ein hohes Molekulargewicht (gewöhnlich 4500 bis 6000), und sie kann aufgepfropfte Seitenketten von Polyacrylnitril oder eines Acrylnitril-Styrol-Copolymeren enthalten. ¥enn in dem Reaktionsgemisch Polyole mit niedrigerem Molekulargewicht vorhanden sind, dann werden sie gewöhnlich in Kombination mit einem aromatischen oder cycloaliphatischen difunktionellen Amin als Kettenverlängerungs- oder Vernetzungsmittel verwendet. Vorzugsweise 10 bis 90% der endständigen Hydroxylgruppen des Polyols sind an ein primäres Kohlenstoffatom, d*h. -CH₂-, gebunden, um eine größere Reaktivität zu erhalten und das Aushärten des Schaumstoffs zu erleichtern. Da viele herkömmliche Polyole durch Polymerisation von Propylenoxid in Gegenwart einer Verbindung mit mehreren Hydroxylgruppen, wie Glycerin, die sekundäre endständige Hydroxylgruppen ergeben würde, hergestellt werden, sind diese Reaktionsprodukte oftmals mit Äthylenoxid am Ende abgeschlossen, um die gewünschte Konzentration von primären Hydroxylgruppen zu erhalten.

Klassen von Polyolen mit einem Molekulargewicht von mehr als 4500, die zur Herstellung von Schaumstoffen mit hoher Elastizität geeignet sind, sind z.B. hydroxylterminierte Polyester, Polyäther, mit Polyisocyanat modifizierte Polyester, Polyamide, Polyalkylenglykole, Pölymercaptane, Polyamine und mit Polyisocyanat modifizierte Alkylenglykole. Diese PoIyalkylenpolyole können aktive primäre oder sekundäre Hydroxyl-

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•Ρ-

gruppen haben. Polyester, die einen bevorzugten Typ von PoIyalkylenpolyol darstellen, schließen Fettsäureglyceride ein. Sie werden durch eine Veresterungs-Kondensations-Reaktion einer aliphatischen zweibasischen Carbonsäure mit einem Glykol oder einem Triol oder einem Gemisch davon in solchen Verhältnismengen, daß die endständigen Gruppen der resultierenden Polyester hauptsächlich Hydroxylgruppen sind, erhalten.

Zweibasische Carbonsäuren, die für die Herstellung von hydroxyterminierten Polyestern geeignet sind, sind z.B. aliphatische und aromatische Säuren, wie Adipinsäure, Fumarsäure, Sebacinsäure und die isomeren Phthalsäuren« Geeignete Alkohole sind z.B. Äthylenglykol, Diäthylenglykol und Trimethylolpropan. Geeignete Fettsäureglyceride sind z.B. solche mit einer Hydroxylzahl von mindestens 25, wie Rizinusöl, hydriertes Rizinusöl und geblasene natürliche Öle*

Polyäther, die einen zweiten bevorzugten Typ von PoIyalkylenpolyolen darstellen, schließen Polyalkylenglykole, wie Polyäthylen- und Polypropylenglykole, ein. Die letzteren sind vorzugsweise mit Äthylenoxid endabgeschlossen, um die gewünschte Konzentration an primären Hydroxylgruppen zu· erhalten.

Bevorzugte Polyäther sind z.B. Polypropylenglykole·, Reaktionsprodukte von Propylenoxid mit linearen Diolen und höheren Polyolen, wobei höhere Polyole bei ihrer Verwendung als Reaktionskomponenten verzweigte Polyoxyalkylenpolyole ergeben, Äthylenoxid-Propylenoxid-Copolymere mit durchschnittlichen Molekulargewichten von 500 bis 5000, bei denen das Gewichtsverhältnis von Äthylenoxid zu Propylenoxid im Bereich von 10:90 bis 90:10 liegt, und Reaktionsprodukte von Gemischen, die innerhalb der angegebenen Verhältnisse Äthylenoxid und. Propylenoxid enthalten, mit linearen Diolen und höheren Polyolen. Beispiele für solche linearen Diole sind

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Äthylenglykol, Propylenglykol und 2-Äthylhexandiol-1,3· Repräsentative höhere Polyole sind z.B. Glycerin, Trimethylolprbpan, 1,2,6-Hexantriol, Pentaerythrit und Sorbit.

Eine weitere Klasse von Polymeren mit endständigen Gruppen, die reaktive Wasserstoffatome enthalten, die zur Umsetzung mit Polyisocyanaten geeignet sind, sind Lactonpolymere, und zwar vorzugsweise solche mit einem Molekulargewicht im Bereich von 5000 bis 10 000«

Um den gewünschten Elastizitätsgrad in dem fertigen Schaumstoff zu erhalten, wird das Polyol mit einem polymeren, polyfunktionellen Isocyanat, welches zwei oder mehrere wiederkehrende Einheiten enthält, wobei jede davon ihrerseits eine oder mehrere Isocyanatgruppen enthält, umgesetzt. Repräsentative polymere Isocyanate wurden oben beschrieben« Um Schaumstoffe zu vermeiden, die zu steif und zu sperrig sind _t kann es zweckmäßig sein,,. Gemische aus einem oder mehreren dieser polymeren Isocyanate und mindestens einen* monomeren difunkiionellen Isocyanat zu verwenden. Beispiele für die letztere Klasse von Verbindungen>sind Alkylen-diisocyanate, wie Hexamethylen-diisocyanat, «DeegunethyyLen-diisocyanat, die isomeren Tolylen-diisocyanate, Naphtfcalin-diisocyanate, 4,4*-Dsj.phenylmethan-diisocyanate uiid',Gjemljiohey die zwei oder mehrere"dieser Verbindunge^i.enthalteni Triisocy^anate (typischerweise durch Umsetzung van 3 Mol' eines Arylandiisocyanats mit 1 Mol eines Triols erhalten; e.B. die Reaktionsprodukte aus 3 Mol Tolylendiisocyanat und 1 Mol Hexantriol) können ebenfalls verwendet werden. Ein bevorzugtes difunktionelles Isocyanat ist ein Gemisch, welches 80 Gew.j6 2,4-Tolylen-diisocyanat und 20 Gew.# 2,6-Tolylen-diisocyanat enthält.

Die hierin verwendete Bezeichnung "Isocyanate" soll sowohl Polyisocyanate als auch Polyisothiocyanate umfassen. Obgleich die Erfindung speziell hinsichtlich der Umsetzung von

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- JBr-

• /Q-

bestimmten Isocyanatverbindungen beschrieben wurde, ist sie doch ihrer Art nach auch auf die Umsetzung jeder beliebigen Verbindung, die zwei oder mehrere -N=C=G-Gruppen, worin G für Sauerstoff oder Schwefel steht, anwendbar. Verbindungen, die unter diese allgemeine Definition fallen, sind z.B. Polyisocyanate und Polyisothiocyanate der allgemeinen Formel R(NCG).., worin χ 2 oder mehr ist und R für Alkylen, substituiertes Alkylen, Arylen oder substituiertes Arylen stehen kann.

Die Herstellung von Urethanschaumstoffen mit hoher Elastizität kann in der Weise durchgeführt werden, daß man ein Präpolymeres bildet, d.h. daß man molare Äquivalente des Polyols und des polyfunktionellen Isocyanats in Abwesenheit von Wasser oder einem anderen Treibmittel vorreagiert und daß man sodann einen Schaumstoff durch Zugabe von überschüssigem Isocyanat, Wasser und dem erfindungsgemäß in Betracht gezogenen neuen Katalysator erzeugt. Die erfindungsgemäß in Betracht gezogenen Katalysatoren sind für die Herstellung von Urethanschaumstoff en nach dem sog. "Ein-Schuß"-Verfahren, bei dem das Polyol, der Gelkatalysator und das Isocyanat gleichzeitig vermischt werden und in Gegenwart von Wasser und irgendwelchen Hilfstreibmitteln reagieren gelassen werden, äußerst gut geeignet .

Alternativ können Urethanschaumstoffe auch unter Verwendung eines "Semipräpolymeren",zu dessen Herstellung eine Polyäther-Reaktionskomponente mit überschüssigem Isocyanat umgesetzt worden ist, um ein Reaktionsprodukt herzustellen, das einen hohen Prozentgehalt an freien Isocyanatgruppen aufweist (20 bis 3550, hergestellt werden. Dieses Produkt wird sodann durch Zugabe der Polyol-Reaktionskomponente und einem der erfindungsgemäß in Betracht gezogenen Gelkatalysatoren in einen Schaumstoff umgewandelt.

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Ungeachtet der zur Herstellung des fertigen Schaumstoffs angewendeten Verfahrensweise beträgt das Verhältnis der Anzahl der Isocyanatgruppen zu der Gesamtanzahl von aktiven Wasserstoff atomen, die in dem Reaktionsgemisch vorhanden sind, 0,95 bis 1,1. Die Bezeichnung "aktive Viasserstoff atome" schließt solche ein, die in dem Polyol, dem Wasser und in einem beliebigen Diamin, das als Kettenverlängerungsmittel verwendet wird, vorhanden sind.

Zusätzlich zu dem vorgenannten Polyol, polyfunktionellen Isocyanat, Gelkatalysator und Treibmittel (wobei das Treibmittel 2,0 bis k,O% Wasser, bezogen auf das Gewicht des Polyols, und 0 bis 10%, bezogen auf das Gewicht des gesamten Treibmittels, eines flüchtigen fluorierten Kohlenwasserstoffs mit einem Siedebereich von -40 bis 70⁰C enthält) enthalten Formulierangen bzw. Ansätze zur Herstellung von Polyurethanschaumstoffen mit hoher Elastizität gewöhnlich ein oberflächenaktives Mittel auf;Silikongrundlage, wie Niax^v ' silicone L-5303, von Union Carbide Chemical Corporation* Ein Treibkatalysator, nämlich gewöhnlich ein bicyclisches tertiäres Amin, wie Triäthylendiamin, kann entweder für sich oder in Kombination mit anderen Aminen, wie N-Äthylmorpholin, verwendet werden, um das gewünschte Gleichgewicht zwischen der Geschwindigkeit der Polymerisationsreaktion und der gasbildenden oder "treibenden" Reaktion, die zwischen dem Wasser und dem. Isocyanat stattfindet zu erhalten. Dieses Gleichgewicht ist erforderlich, um zu einem Schaumstoff zu kommen, der die gewünschte gleichförmige Zellstruktur besitzt. Bei Verwendung eines Treibkatalysators liegt dieser gewöhnlich in einer Konzentration von 0,005 bis 1,0 Gew.Teilen/100 Teile Polyol vor.

Technische Verfahren zur Herstellung von Polyurethanschaumstoffen verwenden oftmals die obengenannte "Ein-Schuß"-Technik, bei der das polyfunktionelle Isocyanat mit den anderen Bestandteilen der Formulierung vermischt wird, wobei gerührt wird, um zu gewährleisten, daß das resultierende Gemisch

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homogen ist. Die resultierende, flüssige Formulierung wird sodann in einen geeigneten Behälter gegossen, der die Dimensionen des gewünschten Produktes besitzt. Alternativ kann man das Gemisch auch in Form eines kontinuierlichen Stroms auf ein Förderband fallenlassen, das zwischen zwei aufrechten Wänden läuft. Wenn einmal der Schaum gestiegen ist, dann wird der kontinuierliche Stab zu den gewünschten Längen zugeschnitten. Unter Verwendung der Gelkatalysatoren hergestellte Schaumstoffe sind besonders gut dazu geeignet, zu Sitzpolstern verformt zu werden, da sie praktisch keine Schrumpferscheinungen zeigen und daher die Dimensionen der Form beibehalten, in der sie gebildet worden sind.

Polyurethanschaumstoffe benötigen gewöhnlich eine 'Alterung oder Härtung, um ihre physikalischen Eigenschaften vollständig zu entwickeln. Schaumstoffe mit hoher Elastizität härten bei Raumtemperatur innerhalb relativ kurzer Zeitspannen, gewöhnlich von 1 bis 7 Tagen, aus. In neuerer Zeit wurde festgestellt, daß der Plärtungsprozeß in 1 bis 3 Tagen vervollständigt werden kann, wenn man während dieses Zeitraums den Schaumstoff auf eine Temperatur von 70 bis 140⁰C erhitzt.

Beispiel

Die verbesserten Lasttrageeigenscheften, die durch die erfindungsgemäß in Betracht gezogenen Organozinnkatalysatoren verliehen werden _t wurden unter Verwendung einer Formulierung demonstriert, die für die Herstellung von geformten Schaumstoffen mit hoher ' Elastizität empfohlen ist: Diese Formulierung wird in der chemischen Literatur beschrieben (W. Patten et al, High Resiliency.Foams Made With Polymer Polyols, J.Cellular Plastics, Band 9, Nr. 2, März-April, 1973).

Das Isocyanat, der Katalysator (als 1 gew.Jiige Lösung in Dioctylphthalat) und ein Gemisch, das das Polyol und andere Komponenten der Formulierungen enthielt, wurden als

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drei gesonderte Ströme in die Mischkammer einer Schaummaschine (Martin Sweets Modern Module 3) eingeleitet. Die Isocyanatkomponente war ein Gemisch,welches 80 Gew.% eines isomeren Gemisches aus o- und p-Tolylendiisocyanaten (20% ortho- und 80% para-Isomere) und 20% Polymethylenpolyphenylisocyanat enthielt. Die Polyolkomponehte enthielt die folgenden Bestandteile:

Gew.Teile

Polyol 1

Äthylenoxid-abgeschlossenes Polypropylenoxid, das auf Glycerin polymerisiert wurde (MG = 6000, Hydroxylzahl = 27) 60

Polyol 2

Äthylenoxid-abgeschlossenes Polypropylenoxid, das auf Glycerin polymerisiert wurde und das ein aufgepfropftes Acrylnitril-Styrol-Copolymeres enthielt (Niax Polyol 34-28 von Union Carbide Chemical Corp.) 40

Wasser 2,8

Bis-(N, N-dimethylaminoäthyläther }

(Treibkatalysator) 0,08

N-Äthylmorpholin (Treibkatalysator) 0,80

33%ige Lösung von Triäthylendiamin in Dipropylenglykol (Treibkatalysator) 0,35

Oberflächenaktives Mittel aus Silikongrundlage (Niax silicone L-5303 von Union Carbide Chemical Corporation) 1,5

Die verwendete Isocyanat-Menge v/ar ausreichend, um 1,05 Isocyanatgruppen pro jedes aktives Wasserstoffatom zur Verfügung zu stellen, das in dem Polyol und Wasser vorhanden war.

Die Fließgeschwindigkeiten der drei Komponenten wurden so eingestellt, daß 650 g Polyolgemisch, 217 g Isocyanatkomponente und entweder 1,88 g oder 0,63 g des angegebenen Katalysators (als 1 gew.%ige Lösung in Dioctylphthalat) während des 8 see dauernden Gießzyklus zugeführt wurden. Diese Zusammensetzung wurde in einem Pappbehälter mit den Abmessun-

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gen 40 χ 40 χ 20cm gesammelt und steigen gelassen. Nachdem der Schaumstoff vollständig angestiegen war, wurde die Oberfläche gehärtet, indem der Schaumstoff 10 min in einen Umluftofen gebracht wurde. Die Ofentemperatur betrug 121⁰C.

Nach dem Herausnehmen der Proben aus dem Ofen wurden sie 1 Woche bei Umgebungsbedingungen gealtert. Zu diesem Zeitpunkt wurden die Werte für die Stauchhärtung bei einer Durchbiegung von 65% nach der ASTM Testmethdde D-2406-A bestimmt. Die Testvorrichtung bestand aus einem flachen^ kreis-

p förmigen Eindrückungsfuß mit einer Fläche von 323 cm , der mit einer Instron-Zugfestigkeitstesteinrichtung so verbunden war, daß der Prüfkörper durch den Fuß mit einer Geschwindigkeit von 5,1 cm/min zusammengedrückt werden konnte. Der Prüfkörper wurde auf einer perforierten Platte gelagert, die Löcher mit 0,6 cm hatte, deren Zentren im Abstand von 1,9 cm voneinander angeordnet waren. Die Platte hatte die Abmessungen 34,3 x 38 cm. Die Abmessungen der Prüfkörper betrugen 32 χ 38 χ 4,3 cm. Die Prüfkörper wurden unter dem Eindrückungsfuß angeordnet und der Fuß wurde gesenkt, um die Prüfkörper um 25%, d.h. auf 75% ihrer ursprünglichen Dicke, zusammenzudrücken. Dieser Kompressionsgrad wurde 1 min beibehaltene Sodann wurde der Prüfkörper weiter mit einer Geschwindigkeit von 5,1 cm/min zusammengedrückt _s bis die Dicke um 65%, d.h. auf 35% des ursprünglichen Wertes, vermindert worden war. Der zusammengedrückte Prüfkörper wurde sodann 1 min auf der Trägerplatte ungestört belassen, worauf der Druck weggenommen wurde. Die Last, die erforderlich war, um eine Verminderung der Dicke von 65% aufrechtzuerhalten, wurde am Ende des Zeitraums von 1 min bestimmt.

In der folgenden Tabelle sind die verschiedenen untersuchten Katalysatoren, ihre Konzentration und die Werte für die Stauchhärte bei 65% der mit den einzelnen Katalysatoren hergestellten Schaumstoffe zusammengestellt. Im Kon-

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trollversuch wurde Dibutylzinndilaurat verwendet, das ein herkömmlicher Katalysator für Schaumstoffe mit hoher Elasti zität ist.

Katalysator Konzentration Stauchhärte

(Teile/100 Teile Polyol)

Dibutylzinndilaurat 0,03 0,059

(Kontrollversuch) 0,01 0,063

Dioctylzinn-S,S'-bis- 0,03 0,086

(isooctylmercaptoacetat) 0,01 ■? 0,096

Dimethylzinn-S^'-bis- 0,03 0,080

(isooctylmercaptoacetat) 0,01 0,093

Dibutylzinn-S,S'-bis- 0,03 ' 0,076

(isooctylmercaptoacetat) 0,01 0,083

Dibutylzinn-bis-(lauryl - 0,03 0,073

mercaptid) 0,01 0,073

Alle unter Verwendung der erfindungsgemäß in Betracht gezogenen Katalysatoren hergestellten Schaumstoffe zeigten höhere Werte für die Stauchhärte bei 65% als die Probe, die mit Dibutylzinndilaurat hergestellt worden war. Dies bedeutet für die Praxis, daß die erfindungsgemäß in Betracht gezogenen Katalysatoren dem Schaumstoff eine größere Lasttragefähigkeit verleihen, als es durch die bekaionten,'weitverwendeten Katalysatoren erreicht werden kann. Die höheren Lasttrageeigenschaften lassen eine Verminderung der minimalen Dicke zu, die erforderlich ist, um ein gegebenes Gewicht zu tragen, ohne daß der Schaumstoff vollständig zusammengedrückt wird.

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Claims

P a t e η t a η s p rüche

Verfahren zur Herstellung eines Polyurethanschaumstoffs mit hoher Elastizität und einem Wert für die Stauchhärte (gemessen bei einer Durchbiegung von 65%) von mehr als 0,07 kg/cm , dadurch gekennzeichnet , daß man mindestens ein Polyol aus der Gruppe

(1) Polyole mit einem Molekulargewicht von mehr als 3000 und einer Hydroxylzahl von 25 bis 45,

(2) Polyole mit einem Molekulargewicht von mehr als 3000 und einer Hydroxylzahl von 25 bis 45, wobei das Polyol 5 bis 25%, bezogen auf das Gewicht des Polyols, Seitenketten enthält, die sich von der Pfropfpolymerisation von Acrylnitril oder einem Gemisch aus Acrylnitril und Styrol herleiten,

(3) Gemische von Polyolen mit einem Molekulargewicht von 3000 bis 6000 und einem Diamin als Vernetzungsmittel, wobei das Diamin in einer Menge von etwa 0,5 bis 6%_t bezogen auf das Gewicht des Polyols, vorhanden ist, mit einem polyfunktionellen Isocyanat, einem Treibmittel, einem oberflächenaktiven Mittel auf Silikongrundlage und als Polymerisationskatalysator, mit 0,05 bis 0,2#, bezogen auf das Gewicht des Polyols, einer Organozizmverbindung der Formel R ₉Sn(SR )_9f worin R für ein Alkylradikal mit 1 bis

20 Kohlenstoffatomen steht, R aus der* gleichen Gruppe wie

R¹ und. Radikale der Formel -R^COOR^ ausgewählt ist, wobei R^ für ein Methylen- oder Äthylenradikal steht gleichen.".Gruppe wie R' ausgewählt ist, umsetzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Isocyanatradikalen zu aktiven Wasserstoff atomen 0,95 bis 1,1 beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Treibmittel Wasser verwendet und daß die Konzen-

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zentration des Treibmittels 2,0 bis h_t0%, bezogen auf das
Gewicht des Polyols, beträgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reaktion zwischen Wasser und dem polyfunktionellen Isocyanat in Gegenwart eines Treibkatalysators aus der Gruppe tertiäre Amine durchführt.
5. Verfahren nach Anspruch 1* dadurch gekennzeichnet, daß 5 bis 30 Gev.% des polyfunktionellen Isocyanats ein polymeres polyfunktionelles Isocyanat sind«
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß R¹ für Alkyl mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen steht.
7. Verfahren nach Anspruch S_% dadurch gekennzeichnet, daß R¹ für Methyl, Butyl oder Octyl steht.
8. Verfahren nach Anspruch 1 _f dadurch gekennzeichnet, daß R² für Lauryl steht.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß R^ für Methylen und R für Iso«C_QH₁₇ steht.
10. Verfahren nach Anspruch 1_f dadurch gekennzeichnet, daß man den Schaumstoff unter Verwendung eines Treibkatalysators aus der Gruppe tertiäre Amine herstellt.

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