DE3856094T2

DE3856094T2 - Polyurethanschaumherstellung

Info

Publication number: DE3856094T2
Application number: DE3856094T
Authority: DE
Inventors: Louis Muller; Tu Pham
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Huntsman International LLC
Priority date: 1987-09-21
Filing date: 1988-09-21
Publication date: 1998-04-23
Anticipated expiration: 2008-09-22
Also published as: DK175913B1; US4916168A; ES2056109T3; CA1310790C; DK525288D0; EP0309217B2; GB8821182D0; ATE108807T1; AU2196488A; DK525288A; EP0309217B1; ATE161560T1; GR3025296T3; DE3850730T2; ES2110528T3; JPH01108216A; EP0540498B1; JP3026811B2; DK200401639A; AU6798990A

Description

Die Erfindung bezieht sich aufflexible Schaumstoffprodukte, welche Urethan- und/oder Harnstoffverknüpfungen umfassen. Genauer bezieht sich die Erfindung auf derartige Schaumstoffprodukte, welche durch ein Einstufenverfahren hergestellt werden, in welchem auf Methylendiphenylisocyanat (MDI) basierende Isocyanate verwendet werden.
Die Herstellung von flexiblem Polyurethan-Schaumstoff ist ein wohlbekanntes Verfahren. Dessen Chemie und Technologie wurden in Nachschlagewerken wie "Polyurethane Chemistry and Technology" von H. Saunders und K.C. Frisch, dem "Polyurethane Handbook" von G. Oertel und "The flexible Polyurethane Foams and Chemistry and Technology" von G. Woods besprochen.
Die dort beschriebenen Techniken werden reichlich industriell zur Herstellung flexibler Polyurethan-Schaumstoffe zur Anwendung in Möbeln, Bettzeug und Automobilen verwertet. Flexible Polyurethan-Schaumstoffe werden im allgemeinen durch Umsetzung von Polyolen und Polyisocyanaten in Gegenwart von Wasser als Kohlendioxid erzeugenden Mittel (Isocyanat-Hydrolysereaktion) hergestellt. Halogenierter Kohlenstoffe wie Chlorfluorkohlenstoffe (CFC) werden oft als ufiterstützende Treibmittel verwendet, um die auftreibende Tätigkeit des Wassers zu ergänzen.
Auf Toluylendiisocyanat (TDI) basierende Isocyanate wurden seit langen als bevorzugtes Polyisocyanat verwendet.
Seit kurzem fanden jedoch auch Methylendiphenylisocyanate (MDI) Anwendung bei der Herstellung flexibler Polyurethan Schaumstoffe.
Ein berichteter Vorteil der Verwendung von MDI gegenüber TDI besteht in dessen geringerem Dampfdruck, was zu einen sichereren Gebrauch vom industriellen Hygienegesichtspunkt aus führt.
Als eine Einschränkung der auf MDI basierenden Systeme wurde jedoch ihr ziemlich enger Bereich an gewerblich erhältlichen Eigenschaften angesehen, insbesondere in Bezug auf Dichte und Härte und auch auf die nicht mögliche Herstellung von (weichen) Schaumstoffen mit geringer Härte ohne Verwendung unterstützender Treibmittel neben oder anstelle von Wasser. Es wird diesbezüglich auf Veröffentlichungen von R. Volland (Journal of cellular plastics, Nov.-Dez. 84, S. 416), von M.H. Courtney (Proceedings of 30th SPI annual polyurethane technical and marketing meeting, 5. 244) und R.C. Allen Proceedings of 30th SPI annual polyurethane technical and marketing meeting, S. 256) Bezug genommen.
Da ein wachsender Widerstand gegen die Verwendung von CFC- Treibmitteln besteht, ist dies eindeutig ein ernster Nachteil für flexible Polyurethan-Schaumstoffe, die auf MDI basieren.
In US-4239856 ist ein Verfahren zur Herstellung hochelastischer flexibler Schaumstoffe, welche auf MDI und Polyetherpolyolen mit einem Aquivalentgewicht von 1250-3500 basieren, in Gegenwart von Wasser bei einen Index von 102 offenbart.
Es wurde nun jedoch überraschend gefunden, daß es möglich ist, auf MDI basierende Schaumstoffe mit einem viel breiteren Bereich von Eigenschaften herzustellen, indem das Schaumstoffbildungverfahren unter den nachstehend definierten Bedingungen durchgeführt wird.
Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem flexiblen Polyurethan-Schaumstoff, basierend auf Methylendiphenylisocyanaten und isocyanatreaktiven Verbindungen, die aus Polyolen und Polyaminen mit einem durchschnittlichen Äquivalentgewicht im Bereich von 1000 bis 3000 ausgewählt sind, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß das Verhältnis der in kg/m³ ausgedrückten Dichte zur Kompressionshärte bei 40% Kompression, gemessen gemäß dem in ISO 3386 beschriebenen Verfahren und ausgedrückt in kPa, einen Wert von mindestens 20 hat, und daß die Dichte des Schaumstoffs über 45 kg/m³ bis 200 kg/m³ beträgt, sowie mit einem flexiblen Polyurethan-Schaumstoff, basierend auf Methylendiphenylisocyanaten und isocyanatreaktiven Verbindungen, die aus Polyolen und Polyaminen mit einem durchschnittlichen Äquivalentgewicht im Bereich von 10.00 bis 3000 ausgewählt sind, gekennzeichnet durch eine Kompressionshärte bei 40% Kompression, gemessen gemäß dem in ISQ 3386 beschriebenen Verfahren, von 0,95 bis weniger als 2,5 kPa.
Die auf Methylendiphenylisocyanaten und isocyanatreaktiven Verbindungen basierenden flexiblen Polyurethan- Schaumstoffe werden durch ein Verfahren hergestellt, welches die Umsetzung von Methylendiphenylisocyanaten mit einer oder mehreren isocyanatraktiven Verbindungen, ausgewählt aus Polyolen und Polyaminen mit einer Funktionalität von 2 bis 4 und einem durchschnittlichen Äquivalentgewicht im Bereich von 1000 bis 3000, und 0 bis 5 Gewichtsteilen Wasser pro 100 Gewichtsteilen an Polyolen und/oder Polyaminen und gegebenenfalls zusammen mit von Wasser verschiedenen Treibmitteln umfaßt, wobei der Isocyanat-Index im Bereich von 10 bis 60 liegt.
Ebenfalls werden die auf Methylendiphenylisocyanaten und isocyanatreaktiven Verbindungen basierenden flexiblen Polyurethan-Schaumstoffe durch ein Verfahren hergestellt, in welchem im wesentlichen halogenierte Kohlenstoffe als Treibmittel vermieden werden und welches die Umsetzung von Methylendiphenylisocyanaten mit Wasser und einer oder mehreren isocyanatraktiven Verbindungen, ausgewählt aus Polyolen und Polyaminen mit einer Funktionalität von 2 bis 4 und einem durchschnittlichen Äquivalentgewicht im Bereich von 1000 bis 3000, gegebenenfalls zusammen mit im Stand der Technik herkömmlichen Additiven umfaßt, wobei der Isocyanat-Index im Bereich von 10 bis unterhalb 60 liegt und das Gewichtsverhältnis der isocyanatreaktiven Verbindungen zu Wasser mindestens 20 beträgt.
Gemäß einem bestimmten Trend im Stand der Technik bezieht sich der hier verwendete Ausdruck "Polyurethan-Schaumstoff" im allgemeinen auf zelluläre Produkte, wie sie durch Umsetzung von Polyisocyanaten mit wasserstoffhaltigen isocyanatreaktiven Verbindungen in Gegenwart von Aufschäumungsmitteln erhalten werden, und schließt insbesondere zelluläre Produkte ein, welche mit Wasser als reaktivem Aufschäumungsmittel erhalten werden (was eine Reaktion von Wasser mit Isocyanatgruppen unter Bildung von Harnstoffverknüpfungen und Kohlendioxid beinhaltet).
Die hier verwendeten Ausdrücke "wasserstoffhaltige isocyanatreaktive Verbindungeniv und "isocyanatreaktive Verbindungen" sollen des weiteren Polyole ebenso wie Polyamine einschließen. Der Ausdruck "Polyurethan-Schaumstoff" ist daher vorgesehen, ebenfalls Produkte, welche Urethan-Verknüpfungen zusammen mit Harnstoff-Verknüpfungen umfassen, und sogar Produkte einzuschließen, welche im wesentlichen Harnstoff- Verknüpfungen mit wenigen oder keinen Urethan-Verknüpfungen umfassen.
Der hier verwendete Ausdruck "flexibler Polyurethan-Schaumstoff" bezieht sich auf zelluläre Produkte, welche nach Verformung im wesentlichen eine Rückverformung zeigen.
Die hier verwendeten Ausdrücke "Methylendiphenylisocyanate" und "MDI" beziehen sich auf Polyisocyanat-Zusammensetzungen, welche aus Diphenylnethanisocyanat-Isomeren, Polyphenylpolymethylenpolyisocyanaten und Derivaten davon, die mindestens zwei Isocyanatgruppen tragen und Carbodiimidgruppen, Uretonimingruppen, Isocyanuratgruppen, Urethangruppen, Allophanatgruppen, Harnstoffgruppen und Biuretgruppen enthalten, ausgewählte Verbindungen umfassen.
So definierte Methylendiphenylisocyanate sind erhältlich durch Kondensation von Anilin mit Formaldehyd, gefolgt von Phosgenierung, was zu dem sogenannten rohen MDI führt, Fraktionierung des rohen MDI, was zu reinem MDI und polymeren MDI führt, und Autokondensation des rohen, reinen oder polymeren MDI oder Umsetzung eines Überschusses an rohem, reinem oder polymerem MDI mit Polyolen oder Polyaminen, was zu modifiziertem MDI führt, welches jeweils Carbodiimid-, Uretonimin-, Isocyanurat-, Allophanat- oder Biuretgruppen sowie Urethan- oder Harnstoffgruppen enthält.
Daher soll der hier verwendete Ausdruck "Methylendiphenylisocyanate" isocyanattragende Verbindungen einschließen, welche im Stand der Technik manchmal als auf MDI basierende Quasi- Vorpolymere oder Halb-Vorpolymere bezeichnet werden, was tatsächlich dem vorstehend definierten modifiziertem MDI entspricht, welches Urethan- und/oder Harnstoffgruppen enthält.
Der hier verwendete Ausdruck "im wesentlichen halogenierte Kohlenstoffe als Treibmittel vermeidend" bedeutet, daß die benannten Zusammensetzungen höchstens derartige Niveaus an halogenierten Kohlenstoffen, wie beispielsweise Chlorfluor kohlenstoffe (CFCs), als Treibmittel enthalten, daß das durch die halogenierten Kohlenstoffe als Treibmittel verursachte Auftreiben weniger als 10% der gesamten Aufschäumung der reaktiven Formulierung ausmacht. Somit bedeutet der Ausdruck "im wesentlichen halogenierte Kohlenstoffe als Treibmittel vermeidend" insbesondere, daß die in einem Verfahren verwendete gesamte Formulierung weniger als 1 Gew.-% und noch genauer weniger als 0,5 Gew.-% an halogenierten Kohlenstoffen als Treibmittel enthält.
Der hier verwendete Ausdruck "im Stand der Technik herkömmliche Additive" bezieht sich auf derartige im Stand der Technik von flexiblen Polyurethan-Schaumstoffen bekannte zusätzliche oder gewünschte Bestandteile, die mehr im einzelnen in Kapitel 2 des Nachschlagewerks "Flexible Polyurethane Foams" von George Woods, herausgegeben von Applied Science Publishers, beschrieben werden
Daher soll der hier verwendete Ausdruck "im Stand der Technik herkömmliche Additive" insbesondere Katalysatoren, Kettenverlängerungsmittel, Vernetzungsmittel, Härtungsmittel, Treibmittel, grenzflächenaktive Mittel, Füllstoffe, faserartige Verstärkungsmittel und Flammschutzmittel einschließen.
Die hier verwendeten Ausdrücke "Isocyanat-Index" und "NCO- Index" beziehen sich auf das Verhältnis von -NCO-Gruppen zu in der Polyurethan-Formulierung vorhandenen reaktiven Wasserstoffatomen, angegeben als Prozentwert:
NCO-Index [NCO]/[aktiver Wasserstoff] x 100
Mit anderen Worten wird durch den NCO-Index der Prozentsatz an Isocyanat ausgedrückt, welcher in einer Formulierung bezüglich zur Menge an theoretisch erforderlichem Isocyanat zur Umsetzung mit der Menge an in einer Formulierung verwendetem isocyanatreaktivem Wasserstoff tatsächlich verwendet wird.
Der hier zum Zweck der Berechnung des Isocyanat-Index verwendete Ausdruck "aktive Wasserstqffatome"bezieht sich auf die Gesamtmenge an Hydroxyl- und Amin-Wasserstoffatomen, die in den reaktiven zusammensetzungen in Form von Polyolen, Polyammen und/oder Wasser vorhanden sind; dies bedeutet, daß zum Zweck der Berechnung des Isocyanat-Index eine Hydroxylgruppe als einen reaktiven Wasserstoff umfassend, eine primäre Aminogruppe als zwei reaktive Wasserstoffe umfassend und ein Wassermolekül als zwei aktive Wasserstoffe umfassend angesehen wird.
Es sollte bemerkt werden, daß der hier verwendete Isocyanat- Index vom Standpunkt des tatsächlichen Aufschäumungsvorgangs betrachtet wird, in welchem der MDL-Bestandteil, der Polyolund/oder Polyamin-Bestandteil und das Wasser als Einstufensystern enthalten sind.
Alle in einem vorhergehenden Schritt zur Herstellung von modifiziertem MDI (einschließlich derartiger MDI-Derivate, die im Stand der Technik als Quasi- oder Halbvorpolymere bezeichnet werden) verbrauchten Isocyanatgruppen oder alle mit Isocyanat zur Herstellung von modifizierten Polyolen oder Polyaminen umgesetzten aktiven Wasserstoffe werden bei der Berechnung des Isocyanat-Index nicht berücksichtigt. Nur die im tatsächlichen Aufschäumungsvorgang vorhandenen freien Isocyanatgruppen und die freien aktiven Wasserstoffe (einschließlich der des Wassers) werden berücksichtigt.
Der hier verwendete Ausdruck "Einstufenverfahren, -vorgang oder -system bezieht sich auf derartige Verfahren, bei denen der MDL-Bestandteil, der Polyol- und Polyamin-Bestandteil und das Wasser miteinander umgesetzt werden, wodurch das sogenannte Vorpolymerverfahren ausgeschlossen ist, bei welchem die MDL-Bestandteile init allen Polyol- und Polyamin-Bestandteilen vorher umgesetzt werden und das erhaltene Produkt, möglicherweise mit zusätzlichem MDI, schließlich mit Wasser aufgeschäumt wird, aber die sogenannten Halb- oder Quasi- Vorpolymersysteme eingeschlossen sind, bei welchen etwas Polyol und/oder Polyamin dem MDL-Bestandteil zugegeben worden ist.
Die hier verwendeten Ausdrücke "Schaumstoffdichte" und "Dichte" beziehen sich, wenn sie aufflexible Polyurethan- Schaumstoffe bezogen sind, zum Zweck einer klaren Definition auf die Dichte, wie sie bei einer durch Aufschäumung unter freien Anstiegsbedingungen erhaltenen Schaumstoffprobe gemessen würde, im Gegensatz zum Aufschäumen unter Vakuum oder in einer geschlossenen Form.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch nicht auf derartige freie Anstiegsbedingungen eingeschränkt und kann insbesondere zur Herstellung von Blockware ebenso wie zum Formen und zur Vakuumaufschäumung verwendet werden.
Erfindungsgemäß eingesetzte Methylendiphenylisocyanate schließen beispielsweise ein:
(a) Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat und Gemische davon mit anderen Isomeren an Diphenylmethandiisocyanat;
(b) methylenverbrückte Polyphenylpolyisocyanate, die durch Phosgenierung von Gemischen aus durch die Kondensation von Anilin und Formaldehyd erhaltenen Polyaminen hergestellt werden und im Stand der Technik als "rohes" oder Polymeres MDI" bekannt sind;
(c) Polymere und Oligomere, die durch die Umsetzung von Diphenylmethandiisocyanaten oder "rohem MDI" mit einer isocyanatreaktiven Verbindung wie beispielsweise einem monomeren Glykol oder Polyol (oder Gemischen davon) oder einem Polyester oder Polyether mit endständigem Hydroxyl erhalten werden; derartige Polymere und Oligomere sind im Stand der Technik als "MDI-Vorpolymere" bekannt; und
(d) modifizierte Diphenylmethandiisocyanate oder "rohes MDI", bei denen ein Teil der Isocyanatgruppen in andere funktionelle Gruppen wie Carbodiimid, Isocyanurat, Uretonimin oder Allophanat umgewandelt ist, oder bei denen ein Teil der Isocyanatgruppen mit einer isocyanatreaktiven Verbindung umgesetzt worden ist.
Die NCO-Funktionalität der verwendeten Methylendiphenylisocyanate liegt vorzugsweise im Bereich von 1,9 bis 2,9 und am meisten bevorzugt von 2 bis 2,5.
Falls erwünscht, können auch Gemische der MDL-Varianten verwendet werden.
Erfindungsgemäß verwendbare wasserstoffhaltige isocyanatreaktive Verbindungen werden aus Polyolen und Polyaminen mit einer Funktionalität von 2 bis 4 und einem durchschnittlichen Äquivalentgewicht im Bereich von 1000 bis 3000 ausgewählt.
Geeignet einsetzbare Polyole schließen beispielsweise die Polyether- und Poiyesterpolyole ein, welche eine durchschnittliche Hydroxyl-Funktionalität von 2 bis 4 und vorzugsweise von 2 bis 3 sowie ein durchschnittliches Hydroxyl-Äquivalentgewicht von 1000 bis 3000 und vorzugsweise von 1000 bis 2500 haben.
Weitere einsetzbare Polyole schließen beispielsweise Polythioether, Polyacetale, Polycarbonate und Polyesteramide ein, welche 2 bis 4 und vorzugsweise 2 bis 3 Hydroxylgruppen umfassen.
Geeignet einsetzbare Polyamine schließen beispielsweise die Polyetheramine ein, welche eine durchschnittliche Hydroxyl- Funktionalität von 2 bis 4 und vorzugsweise von 2 bis 3 sowie ein durchschnittliches Hydroxyl-Äquivalentgewicht von 1000 bis 3000 und vorzugsweise von 1000 bis 2500 haben.
Geeignete einsetzbare Polyetherpolyole schließen diejenigen ein, die durch Umsetzung einer oder mehrerer Alkylenoxide mit einer oder mehreren wasserstoffhaltigen Initiatorverbindungen hergestellt werden. Geeignete Oxide schließen beispielsweise Ethylenoxid, Propylenoxid, Tetrahydrofuran, Butylenoxide, Styroloxid, Epichlorhydrin und Epibromhydrin ein.
Geeigneter Initiatorverbindungen schließen beispielsweise Wasser, Ethylenglykol, Propylenglykol Butandiol, Hexandiol, Glycerin, Trimethylolpropan, Pentaerythritol, Hexantriol, Hydrochinon, Resorcinol, Katechol, Bisphenole, Nov olakharze und Phosphorsäure ein.
Weitere geeignete Initiatorverbindungen schließen beispielsweise Ammoniak, Ethylendiamin, Diaminopropane, Diaminobutane, Diaminopentane, Diaminohexane, Ethanolamin, Aminoethylethanolamin, Anilin, 2,4-Toluoldiamin, 2,6-Toluoldiamin, 2,4'-Diaminodiphenylmethan, 4,4'-Diaminodiphenylmethan, 1,3-Phenylendiamin, 1,4-Phenylendiamin, Naphthalin-1,5-diamin, 4,4'-Di(methylamino)-diphenylmethan, 1-Methyl-2-methylamino-4- aminobenzol, 1,3-Diethyl-2,4-diaminobenzol, 2,4-Diaminomesitylen, 1-Methyl-3,5-diethyl-2,4-diaminobenzol, 1-Methyl- 3,5-diethyl-2,6-diaminobenzol, 1,3,5-Triethyl-2,6-diaminobenzol und 3,5,3',5'-Tetraethyl, 4,4'-diaminodiphenylmethan ein.
Geeignete einsetzbare Polyesterpolyole schließen beispielsweise diejenigen ein, die durch Umsetzung einer oder mehrerer Polycarbonsäuren oder Anhydride oder Ester davon mit einem oder mehreren mehrwertigen Alkoholen hergestellt werden. Die Polycarbonsäuren können aliphatisch, cycloaliphatisch, aromatisch und/oder heterocyclisch sein und können substituiert (z.B. mit Halogen) und/oder ungesättigt sein. Beispiele für Carbonsäuren dieser Art schließen Glutarsäure, Bernsteinsäure, Adipinsäure, Suberinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Trimellitsäure, Tetrahydrophthalsäure, Hexahydrophthalsäure, Tetrachlorphthalsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, dimere und trimere Fettsäuren, die mit monomeren Fettsäuren vermischt sein können, sowie Terephthalsäure ein.
Beispiele für geeignete mehrwertige Alkohole schließen Ethylenglykol, 1,2-Propylenglykol, 1,3-Propylenglykol, Butylenglykole, 1,6-Hexandiol, 1,8-Octandiol, Neopentylglykol, Cyclohexandimethanol (1,4-Bis-Hydroxymethylcyclohexan), 2-Methyl-1,3-propandiol, Glycerin, Trimethylolpropan, Pentaerythritol, Chinitol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Tetraethylenglykol, Polyethylenglykol, Dipropylenglykol, Polypropylenglykole, Dibutylenglykol oder Polybutylenglykole ein. Es ist auch möglich, Polyester von Lactonen wie Caprolacton oder Hydroxycarbonsäuren wie Hydroxycapronsäure zu verwenden.
Geeignete einsetzbare Polyetheramine schließen diejenigen ein, welche durch Aminierung der Polyetherpolyole vom vorstehend beschriebenen Typ hergestellt werden.
Zur erfindungsgemäßen Verwendung ist es nicht notwendig, daß die Aminierung der Polyole vollständig ist.
Teilweise aminierte Polyetherpolyole des vorstehend offenbarten Typs können auch verwendet werden.
Andere verwendbare geeignete Polyol-Zusammensetzungen schließen beispielsweise Polyhydroxyderivate ein, welche hochmolekulare Polyadditions- oder Polykondensationspolymere in dispergiertem oder löslichen Zustand enthalten. Derartige Polyhydroxyderivate können beispielsweise erhalten werden, indem eine Polyadditionsreaktion (beispielsweise zwischen Polyisocyanaten und amino-funktionellen Verbindungen) oder eine Polykondensationsreaktion (beispielsweise zwischen Formaldehyd und Phenolen und/oder Ammen) in situ in derartigen Polyolen wie vorstehend offenbart durchgeführt wird.
Geeignet sind auch durch Vinylpolymerisation modifizierte Polyhydroxyderivate, beispielsweise die durch Polymerisation von Styrol und Acrylnitril in Gegenwart von Polyetherpolyolen oder Polycarbonatpolyolen erhaltenen.
Im erfindungsgemäßen Verfahren sollte der vorstehend definierte Isocyanat-Index im Bereich von 10 bis 60 und vorzugsweise von 20 bis unterhalb 60 liegen.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist dieser bestimmte Bereich des Isocyanat-Index mit der Verwendung von halogenierten Kohlenstoffen als Treibmittel verbunden, um Polyurethan-Schaumstoffe mit besonderen Eigenschaften bereitzustellen.
Gemäß einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform ist der vorstehende bestimmte Bereich des Isocyanat-Index mit der Verwendung von Wasser in verschiedenen Bereichen des Verhältnisses von Wasser zu Polyol und Polyamin verbunden.
Daher kann ein im Bereich von 10 bis 60, vorzugsweise von 20 bis 60 liegender Isocyanat-Index zusammen mit einem Verhältnis von 0,5 bis 5 Gew.-% Wasser bezüglich den Polyolen und Polyaminen verwendet werden.
Wie vorstehend gezeigt führt die Erfindung zu vorher nicht zugänglichen aufgeschäumten Produkten, d.h. zu auf MDI basierenden flexiblen Polyurethan-Schaumstoffen, vorzugsweise zu im wesentlichen mit Wasser aufgetriebenen (oder frei von halogenierten Kohlenstoffen), auf MDI basierenden flexiblen Polyurethan-Schaumstoffen, die durch die Tatsache gekennzeichnet sind, daß das Verhältnis der in kg/m³ ausgedrückten freien Steigdichte zur Kompressionshärte bei 40% Kompression, gemessen gemäß dem in ISO 3386 beschriebenen Verfahren und ausgedrückt in kPa, einen Wert von mindestens 20 hat.
Es ist eine weitere erfindungsgemäße Aufgabe, derartige neue aufgeschäumte Produkte bereitzustellen, welche insbesondere eine Dichte über 45 kg/m³, vorzugsweise über 50 kg/m³ und am meisten bevorzugt von 50 bis 200 kg/m³ haben.
Es ist eine andere erfindungsgemäße Aufgabe, eine neue Produktklasse bereitzustellen, welche als auf MDI basierende flexible Polyurethan-Schaumstoffe, vorzugsweise als im wesentlichen mit Wasser aufgetriebene (oder frei von halogenierten Kohlenstoffen), auf MDI basierende flexible Polyurethan-Schaumstoffe gekennzeichnet sind und eine Kompressionshärte bei 40% Kompression, gemessen gemäß dem in ISO 3386 beschriebenen Verfahren, von 0,95 bis weniger als 2,5 kPa, vorzugsweise unter 2,0 kPa und am meisten bevorzugt unterhalb von 1,0 kPa haben.
Daher wird durch-die Erfindung jede direkte oder indirekte, geschriebene oder mündliche Erwähnung zur Herstellung von flexiblen Polyurethan-Schaumstoffen unter Verwendung einer auf Methylendiphenylisocyanaten basierenden Isocyanat-Zusammensetzung und einer isocyanatreaktiven Zusammensetzung, welche ein oder mehrere Polyole und/oder Polyamine mit einer Funktionalität von 2 bis 4 und einem durchschnittlichen Äquivalentgewicht im Bereich von 750-5000 umfaßt, sowie von 0 bis 5 Gewichtsteilen Wasser pro 100 Teilen an Polyol und Polyamin, gegebenenfalls zusammen mit im Stand der Technik herkömmlichen Additiven und/oder von Wasser verschiedenen Treibmitteln abgedeckt, wobei die Isocyanat-Zusammensetzung und die isocyanatreaktive Zusammensetzung in Verhältnissen bereitgestellt werden, welche einen Isocyanat-Index im Bereich von 10 bis 60 ergeben.
Somit wird durch die Erfindung auch jede direkte oder indirekte, geschriebene oder mündliche Erwähnung zur Herstellung von flexiblen Polyurethan-Schaumstoffen unter Verwendung einer im wesentlichen von halogenierten Kohlenstoffen freien, auf Methylendiphenylisocyanaten basierenden Isocyanat-Zusammensetzung und einer im wesentlichen von halogenierten Kohlenstoffen freien isocyanatreaktiven Zusammensetzung, welche ein oder mehrere Polyole und/oder Polyamine mit einer Funktionalität von 2 bis 4 und einem durchschnittlichen Äquivalentgewicht im Bereich von 1000-3000 umfaßt, sowie von bis 5 Gewichtsteilen Wasser pro 100 Teilen an Polyol und Polyamin, gegebenenfalls zusammen mit im Stand der Technik herkömmlichen Additiven abgedeckt, wobei die Isocyanat-Zusammensetzung und die isocyanatreaktive Zusammensetzung in Verhältnissen bereitgestellt werden, welche einen Isocyanat-Index im Bereich von 10 bis 60 ergeben.
Die erfindungsgemäße Herstellung flexibler Schaumstoffe kann unter Verwendung von Techniken durchgeführt werden, welche im Stand der Technik wohlbekannt und in den weiter vorstehend genannten Nachschlagewerken reichlich kommentiert sind. Daher kann das Verfahren auf herkömmlichen Wegen als freies Steigverfahren oder als Formverfahren durchgeführt und zur Herstellung von geformten Schaumstoffen ebenso wie für Blockware verwendet werden, entweder durch ein kontinuierliches oder ein diskontinuierliches Verfahren.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele veranschaulicht, aber nicht eingeschränkt.
In diesen Beispielen wurde das folgende Handmischverfahren befolgt. Die isocyanatreaktive Verbindung, das Wasser und die Additive wurden 15 Sekunden bei 1500 U/min vorgemischt. Das Isocyanat wurden dann bei weiterem Mischen bei 2000 U/min für 5 Sekunden zugegeben. Die Mischungen wurden in einen 5 l-Polyethyleneimer gegossen. Man ließ den Schauinstoff 24 Stunden härten. Kissen von 10 x 10 x 5 cm wurden dann aus der Mitte des Schaumstoffs für physikalische Tests herausgeschnitten.
In den nachstehend aufgeführten Formulierungen werden die folgenden Bezeichnungen zur Beschreibung der verschiedenen Komponenten verwendet:
I-R bezeichnet die isocyanatreaktive(n) Verbindung(en) gemäß der vorstehend angegebenen Definition
C bezeichnet die Katalysator-Komponente(n)
C-L bezeichnet die Vernetzungskomponente(n)
S bezeichnet die Stabilisator-Komponente(n) und
ISO bezeichnet die Isocyanat-Komponente(n).

Beispiel 1

I-R: Daltocel T-3275 (von ICI) 100 Gew.-Teile
S: Tegostab B 4113 (von Goldschmidt) 0,3 Gew.-Teile
C: Dabco 33LV (von Air Products) 0,7 Gew.-Teile
C: Dimethylaminopropylamin 0,35 Gew.-Teile
C: Dimethylethanolamin 0,40 Gew.-Teile Wasser 3,0 Gew.-Teile
ISO: Suprasec VM 28 (von ICI) (2) 34,0 Gew.-Teile
Der Isocyanat-Index war 50.
Der gehärtete Schaumstoff hatte eine Dichte von 62 kg/m³.
Die Kompressionshärte bei 40% Kompression (CV40), gemessen gemäß dem in ISO 3386 beschriebenen Verfahren, hatte einen Wert von 0,95 kPa.

Beispiel 2

I-R: Daltorez RL (von ICI) (3) 100 Gew.-Teile
C: Dabco 33LV (von Air Products) 0,2 Gew.-Teile
C: Niax Al (von Union Carbide) 0,1 Gew.-Teile
C: Stannyloctoat 0,2 Gew.-Teile
S: Tegostab 2370 (von Goldschmidt) 1,0 Gew.-Teile
Wasser 5,0 Gew.-Teile
ISO: 50/50-Gemisch aus Suprasec DNR und Uropol DP 980 (von ICI) (4) 49 Gew.-Teile
Der Isocyanat-Index war 53.
Der gehärtete Schaumstoff hatte eine Dichte von 75 kg/m³.
Die Kompressionshärte bei 40% Kompression (CV40), gemessen gemäß dem in ISO 3386 beschriebenen Verfahren, hatte einen Wert von 2,7 kPa
(1) Daltocel T-3275 ist ein Polyetherpolyol mit einem OH-Wert von 32.
(2) Suprasec VM 28 ist ein modifiziertes polymeres MDI mit einen freien NCO-Gehalt von 25%.
(3) Daltorez TL ist ein Polyesterpolyol mit einem OH-Wert von 45.
(4) Suprasec DNR ist rohes MDI mit einer NCO-Funktionalität von 2,7. Uropol DP 980 ist ein polyestermodifiziertes MDI mit einer NCO-Funktionalität von 2.

Claims

1. Flexibler Polyurethan-Schaumstoff, basierend auf Methylendiphenylisocyanaten und isocyanatreaktiven Verbindungen, die aus Polyolen und Polyaminen mit einem durchschnittlichen Äquivalentgewicht im Bereich von 1000 bis 3000 ausgewählt sind, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß das Verhältnis der in kg/m³ ausgedrückten Dichte zur Kompressionshärte bei 40% Kompression, gemessen gemäß dem in ISO 3386 beschriebenen Verfahren und ausgedrückt in kPa, einen Wert von mindestens 20 hat, und daß die Dichte des Schaumstoffs über 45 kg/m³ bis 200 kg/m³ beträgt.

2. Flexibler Polyurethan-Schaumstoff, basierend auf Methylendiphenylisocyanaten und isocyanatreaktiven Verbindungen, die aus Polyolen und Polyaminen mit einem durchschnittlichen Äquivalentgewicht im Bereich von 1000 bis 3000 ausgewählt sind, gekennzeichnet durch eine Kompressionshärte bei 40% Kompression, gemessen gemäß dem in ISO 3386 beschriebenen Verfahren, von 0,95 bis weniger als 2,5 kPa, mit der Maßgabe, daß derartige Schaumstoffe ausgeschlossen sind, welche in einer geschlossenen Form herge stellt wurden und eine Kompressionshärte von 2 kPa oder mehr haben.

3. Flexibler Polyurethan-Schaumstoff nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er in Gegenwart von weniger als 1 Gew.-% eines halogenierten Kohlenstoffs als Treibmittel, bezogen auf die gesamte Formulierung, mit Wasser aufgetrieben wurde.

4. Flexibler Polyurethan-Schaumstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, welcher durch ein Einstufenverfahren erhalten wurde.

5. Flexibler Polyurethan-Schaumstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Kompressionshärte unter 2,0 kPa liegt.

15 6. Flexibler Polyurethan-Schaumstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Kompressionshärte unter 1,0 kPa liegt.

7. Flexibler Polyurethan-Schaumstoff nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei der Schaumstoff eine Dichte oberhalb von 45 kg/m³ hat.

8. Flexibler Schaumstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Schaumstoff eine Dichte von 50 bis 200 kg/m³ hat.