DE2718173C2 - - Google Patents

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Integralschaumkörpern gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein Verfahren der genannten Art ist aus der DE-OS 24 61 521 bekannt. Dabei wird als Polyol (A-Komponente) der Polyether Polymeg 2000 verwendet. Dieser Polyether wird mit der B-Komponente verschäumt, wobei die Formstandzeit 6 Minuten bei 50°C beträgt.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, das Verfahren so weiterzuentwickeln, daß die Formstandzeit verringert wird. Diese Aufgabe wird durch das Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Ein besonders wichtiger Punkt der Erfindung besteht darin, daß eine so starke Reaktionsbeschleunigung erzielt werden kann, daß eine Entformung bei normalen Formkörpern schon nach 2 Minuten möglich ist und der Nachtempervorgang entfallen kann. Die Entformungszeit von Integralschaumkörpern wird in bekannter Weise dann um die Hälfte oder das Doppelte verlängert, wenn die übliche Wandstärke (ca. 5 mm) wesentlich überschritten wird.
Damit die Eigenschaften des durch Umsetzung mit Polycaprolacton erhaltenen Formkörpers auch bei niedrigen Temperaturen erhalten bleiben, wird gegebenenfalls ein Gemisch mit bis zu 50 Gew.-% eines Polycaprolacton-Polyesters mit einem anderen Molekulargewicht zwischen 500 und 4000 verwendet.
Hierdurch kann die Kristallisationsneigung des auf Polycaprolactonbasis erhaltenen Formkörpers wesentlichen vermindert oder abgeschwächt werden.
Die mechanisch-technologischen Daten der Integralschäume auf Polycaprolactonbasis übertreffen die der üblicherweise heute produzierten Integralschäume auf Basis Ethylenoxid/Propylenoxid bei weitem. Insbesondere können Anforderungen an das elastische Verhalten im hohen und tiefen Temperaturbereich mit Poylcaprolactonen besser erfüllt werden (hohe Bruchdehnung, guter Druckverformungsrest). Daher eignen sich die erfindungsgemäß hergestellten Integralschäume in hervorragender Weise für elastische Elemente im Kraftfahrzeugbereich. Die wesentlichen Eigenschaften der beispielhaft hergestellten Integralschäume auf Polycaprolactonbasis sind gemessen und im folgenden genannt.
Die als Ausgangsmaterialien geeigneten Polycaprolactone bewegen sich im Molekulargewichtsbereich von 500 bis 4000, wobei in erster Linie das Molekulargewicht 2000 Anwendung findet. Der überwiegend lineare Aufbau ist eine der Ursachen für die hochwertigen elastischen Eigenschaften der Polycaprolacton-Polyurethan-Verbindungen.
Als Isocyanat kommen beim Integralschaum und beim Reaktionsspritzguß vorzüglich Abkömmlinge des Diphenylmethandiisocyanates mit einer Funktionalität zwischen 2 und 3 zum Einsatz. Grundsätzlich können aber auch andere Polyisocyanate, wie z. B. das Toluylendiisocyanat, verwendet werden. Je nach Reaktivität des Isocyanats muß mit entsprechenden Kettenverlängerern und Be­ schleunigerkonzentrationen gearbeitet werden. Als Kettenverlängerer kommen beispielsweise Glycole in Frage, u. a. Ethylenglycol, Diethylenglycol, Triethylenglycol, 1,4-Butandiol, Hexandiol, Propylenglycol und Pentandiol, aber auch Diamine, u. a. Methylendianilin oder Methylenortho-Dichlordianilin (Moca).
Durch die Gegenüberstellung der aus drei Versuchsreihen (zwei erfindungsgemäße Beispiele, ein Vergleichsversuch gemäß Beispiel III der DE-OS 24 61 521) experimentell ermittelten Formstandzeiten wird der überraschende Effekt, der bei Einsatz eines Polyols gemäß Kennzeichen des Anspruchs 1 auftritt, verdeutlicht.
Beispiel 1
Folgende Bestandteile werden mit Hilfe eines Schnellrührers bei 50°C intensiv gemischt:
50,0 Gew.-Teile Polycaprolacton Molekulargewicht 1000
50,0 Gew.-Teile Polycaprolacton Molekulargewicht 2000
27,0 Gew.-Teile Ethandiol
 2,5 Gew.-Teile Trimethylolpropan
 5,6 Gew.-Teile Schwarzpaste (20%ig, dispergiert in Polycaprolacton oder in einem anderen Polyester)
 1,8 Gew.-Teile Triethylendiamin (33%ig, gelöst in Dipropylenglycol)
 0,013 Gew.-Teile Dibutylzinndilaurat
 4,0 Gew.-Teile Methylenchlorid
 2,0 Gew.-Teile Hydrolysenschutzmittel auf Basis Carbodiimid
Dieses Gemisch stellt die sogenannte A-Komponente dar. Sie wird bei 50°C mit einem präpolymeren Umsetzungsprodukt aus Diphenyl­ methandiisocyanat und Triethylenglycol mit einem Isocyanatgehalt von 20 Gew.-% im Verhältnis 100,0 : 145,0 verschäumt. Die Startzeit beträgt 5 Sekunden, die Formstandzeit 3 Minuten. Man erhält auf diese Weise einen hochwertigen Integralschaum mit einer Dichte von 1,0-1,1 g/cm³. Die mechanisch technologischen Eigenschaften sind die folgenden:
Dichte (g/cm³)
1,08
Shore A 99
Shore D 71
Zugfestigkeit (kp/cm²) 290
Bruchdehnung (%) 250
Weiterreißfestigkeit n. Graves (kp/cm) 190
E-Modul (kp/cm²) 6000
Zugverformungsrest bei 22°C (%) 72 h, 20% Verformung 30
Rückprallelastizität (%) 35
Beispiel 2
Folgende Bestandteile der A-Komponente werden im Reaktionsrührkessel bei 25°C gemischt.
100,0 Gew.-Teile Polycaprolacton Molekulargew. 2000
  2,0 Gew.-Teile Trimethylolpropan
 10,0 Gew.-Teile Butandiol-1,4
  1,0 Gew.-Teile Dispergator SM
  1,8 Gew.-Teile Triethylendiamin (33%ig, gelöst in Dipropylenglycol)
  0,02 Gew.-Teile Dibutylzinndilaurat
  0,15 Gew.-Teile Silikonstabilisator B 1605
Die Mischung wird dann 24 Stunden unter langsamer Umwälzung abgelagert und anschließend mit 59,87 Gew.-Teilen Desmodur 44 (B-Komponente; Firma Bayer) unter folgenden Bedingungen verschäumt:
Materialtemperatur (A-Komponente): 40°C
Materialtemperatur (B-Komponente): 45°C
Startzeit: 5 Sekunden
Steigzeit: 30 Sekunden
Abbindezeit: 30 Sekunden
Die ermittelte Formstandzeit beträgt 2,5 Minuten bei 50°C.
Unter den gleichen Bedingungen, jedoch unter Einsatz von 100 Gew.-Teilen Polymeg 2000 (Beispiel III der DE-OS 24 61 521) anstelle des erfindungsgemäßen Polycaprolactons mit dem Molekulargewicht 2000, beträgt die Formstandzeit 6 Minuten bei 50°C.
Hinsichtlich weiterer Einzelheiten der Versuchsdurchführungen wird auf die DE-OS 24 61 521 verwiesen.

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Integralschaumkörpern durch Umsetzung eines Polyols und eines Kettenverlängerungsmittels in Gegenwart von 0,3 bis 4 Gew.-Teilen Trimethylolpropan, 0,005 bis 0,02 Gew.-Teilen Dibutylzinndilaurat und 1,5 bis 3,5 Gew.-Teilen 33%igem Triethylendiamin, jeweils bezogen auf 100 Gew.-Teile Polyol, mit einem Polyisocyanat in Anwesenheit eines Treibmittels, dadurch gekennzeichnet, daß man als Polyol einen Polycaprolacton-Polyester mit einem Molekulargewicht zwischen 500 und 4000, gegebenenfalls im Gemisch mit bis zu 50 Gew.-% eines Polycaprolacton-Polyesters mit einem anderen Molekulargewicht zwischen 500 und 4000 verwendet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Kettenverlängerungsmittel Ethandiol verwendet.
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