DE4041323C1 - Domestic refrigerator heater - has heat insulation laminated components, artificial leather decoration, model formation packing and stuffing material - Google Patents

Domestic refrigerator heater - has heat insulation laminated components, artificial leather decoration, model formation packing and stuffing material

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Abstract

A hard polyurethane or polyisocyanurate foam is produced in known manner from known raw materials using as physical blowing agent C6F12, which is sparingly soluble or insoluble in the foam raw materials and which is contained in the cells of the foam. The cells pref. have a dia. 50-80 micrometre. The foam contains less than 8, pref. about 3 wt.% C6F12 and additionally contains an emulsifier with a nucleating effect on C6F12. The polyol component used to produce the foam is enriched with water, esp. 2-6 wt.%, to ensure formation of CO2 during foaming. USE/ADVANTAGE - As insulating material; the largest possible number of small and closed cells are present in the

Description

Die Erfindung betrifft einen Hartschaumstoff aus weitgehend geschlossenzelligem Polyurethan- oder Polyisocyanurat- Schaumstoff und ein Verfahren zu dessen Herstellung.The invention relates to a rigid foam largely closed-cell polyurethane or polyisocyanurate Foam and a process for its manufacture.

Unter Hartschaumstoffen versteht man bekanntlich Kunststoffe mit einer durch ein Schäumungsverfahren erzeugten zelligen Struktur, mit vergleichsweise niedrigem Raumgewicht sowie mit geringer Wärmeleitfähigkeit. Gegebenenfalls kann das Schäumungsverfahren gleich mit der Kunststoffherstellung gekoppelt werden. Man verwendet die Hartschaumstoffe vielfach als Dämmstoffe zum Schallschutz und/oder als Wärmeisolation, im Bauwesen, in der Kühl- und Wärmetechnik, z. B. für Haushaltsgeräte, zur Herstellung von Verbundwerkstoffen, etwa als Sandwichelemente, oder auch als Schaumkunstleder, ferner als Dekorations-, Modell-, Verpackungs- und Polstermaterial.Rigid foams are known to be plastics with a cellular produced by a foaming process Structure, with a comparatively low density as well with low thermal conductivity. If necessary, that can Foaming process coupled with plastic production will. The rigid foams are widely used as insulation materials for sound insulation and / or as thermal insulation,  in construction, in cooling and heating technology, e.g. B. for household appliances, for the production of composite materials, for example as sandwich elements, or as foam synthetic leather, further as decoration, model, packaging and upholstery material.

Hartschaumstoffe auf Polyurethan- bzw. Polyisocyanuratbasis sind bekannt und werden beispielsweise durch exotherme Reaktion eines Polyols mit einem Isocyanat hergestellt, wobei die Reaktionsgeschwindigkeit durch einen geeigneten Aktivator einstellbar ist. Zum Aufschäumen dient ein Blähmittel geeigneter Siedepunktlage, das im Polyol löslich ist und bei Erreichen des Siedepunktes aufschäumt und dadurch die Porenstruktur erzeugt. Zur Verbesserung der Fließfähigkeit ist und/oder wird dem Polyol im allgemeinen Wasser zugesetzt, das mit dem Isocyanat unter Bildung von CO₂ reagiert, das als zusätzliches Blähmittel wirkt.Rigid foams based on polyurethane or polyisocyanurate are known and are, for example, by exothermic reaction a polyol with an isocyanate, wherein the reaction rate through a suitable activator is adjustable. A blowing agent is used for foaming suitable boiling point, which is soluble in the polyol and Reaching the boiling point foams and thereby the pore structure generated. To improve fluidity and / or water is generally added to the polyol, that reacts with the isocyanate to form CO₂, the acts as an additional blowing agent.

Dieser Prozeß ist stochastisch. Je nach Nukleierung, die sich z. B. durch Luftbeladung des Reaktionsgemisches erzielen läßt, ergeben sich unterschiedlich große Zellen.This process is stochastic. Depending on the nucleation itself e.g. B. achieved by air loading the reaction mixture cells of different sizes result.

Das Ziel einer jeden Entwicklung von insbesondere zu Isolierzwecken einzusetzenden Hartschaumstoffen ist, möglichst viele kleine und geschlossene Zellen zu erzielen.The goal of any development, especially for insulation purposes rigid foams to be used, if possible to achieve many small and closed cells.

Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, Hartschaumstoffe ohne FCKW's oder zumindest mit verringertem FCKW-Anteil als Blähmittel herzustellen und zum Einsatz zu bringen.There has been no shortage of attempts, rigid foams without CFCs or at least with a reduced proportion of CFCs to manufacture and use as a blowing agent.

Es ist ein Verfahren zur Herstellung von zellhaltigen, FCKW- freien Kunststoffen nach dem Polyisocyanat-Polyadditionsverfahren bekanntgeworden, bei welchem in den Hartschaumrohstoffen schwer lösliche oder unlösliche Verbindungen als Blähmittel verwendet werden, wobei diese unter Verwendung von oligomeren Acrylaten in einen der Hartschaumstoffe einemulgiert werden.It is a process for the production of cell-containing, CFC free plastics according to the polyisocyanate polyaddition process became known, in which in the rigid foam raw materials  poorly soluble or insoluble compounds as Blowing agents are used, using these of oligomeric acrylates in one of the rigid foams be emulsified.

In diesem Fall werden Blähmittel zum Einsatz gebracht, die gegenüber den üblicherweise verwendeten FCKW-Blähmittel den Vorteil haben, daß sie keine Chloranteile aufweisen. Damit werden also Blähmittel verwendet, die ozonunschädlich sind und damit keinen Beitrag mehr zur Ozonlochbildung in der Atmosphäre bilden. Diese Blähmittel bauen sich aber natürlich nur sehr schwer und langsam ab, so daß sie zwar hervorragend recyclingfähig sind, andererseits in der Atmosphäre zum Treibhauseffekt relativ langzeitig beitragen.In this case, blowing agents are used that compared to the CFC blowing agents commonly used Have the advantage that they have no chlorine content. In order to So blowing agents are used that are harmless to the ozone and therefore no longer contributes to ozone hole formation in the atmosphere form. However, these blowing agents build up naturally only very difficult and slow, so that they are excellent are recyclable, on the other hand in the atmosphere for Contribute to the greenhouse effect for a relatively long time.

Es wurde vorgeschlagen, einen Hartschaumstoff zu verwenden dergestalt, daß der Hartschaumstoff eine im wesentlichen homogene Zellenstruktur mit einer Zellengröße von bevorzugt kleiner als 100 µm Durchmesser und mit im wesentlichen CO₂- Blähmittel sowie mit Anteilen eines physikalischen, in zumindest einem der verwendeten Hartschaumrohstoffe unlöslichen oder schwer löslichen, d. h. praktisch unlöslichen, Blähmittel als Zelleninhalt aufweist. Bevorzugterweise ist einerseits die Zellengröße zwischen 50 µm und 80 µm und andererseits der Gewichtsanteil des in zumindest einem der verwendeten Hartschaumrohstoffe unlöslichen oder schwer löslichen, d. h. praktisch unlöslichen, Blähmittels kleiner als 2 %, beispielsweise ca. 1%, des Hartschaumstoffes.It has been proposed to use a rigid foam such that the rigid foam is essentially one homogeneous cell structure with a cell size of preferred smaller than 100 µm in diameter and with essentially CO₂- Blowing agent and with proportions of a physical, in Insoluble at least one of the rigid foam raw materials used or sparingly soluble, d. H. practically insoluble, Has blowing agent as cell content. It is preferred on the one hand the cell size between 50 µm and 80 µm and on the other hand, the weight fraction of the in at least one of the rigid foam raw materials used are insoluble or difficult to dissolve, d. H. practically insoluble, blowing agent less than 2 %, for example approx. 1%, of the rigid foam.

Als in zumindest einem der verwendeten Hartschaumrohstoffe unlösliches oder schwer lösliches, d. h. praktisch unlösliches, Bindemittel bietet sich eine chemische Verbindung aus der Gruppe der perfluorierten oder im wesentlichen perfluorierten Kohlenwasserstoffe an. In diesem Rahmen sind Blähmittel zweckmäßigerweise zu wählen, deren normaler Siedepunkt oder Siedebereich bevorzugt innerhalb eines Temperaturbereichs von 20° bis 80°C liegt.As in at least one of the rigid foam raw materials used insoluble or poorly soluble, d. H. practically insoluble, Binder offers a chemical connection  the group of perfluorinated or essentially perfluorinated Hydrocarbons. In this context there are blowing agents expediently choose their normal boiling point or boiling range preferably within a temperature range from 20 ° to 80 ° C.

Dabei kann ein das im Hartschaumrohstoff unlösiche oder schwer lösliche, d. h. praktisch unlösliche, Blähmittel nukleierender Emulgator zum Einsatz gebracht sein. Als anorganische Emulgatoren bieten sich beispielsweise Kieselgel an, während Stärke (Amylum solubile) ein geeigneter organischer Emulgator ist. Dabei liegt der Emulgatoranteil bei ca. 2% bis 5% der Gewichtsanteile des zum Einsatz gebrachten, in einem der Hartschaumrohstoffe unlöslichen oder schwer löslichen, d. h. praktisch unlöslichen, Blähmittels.It can be an insoluble or insoluble in the rigid foam raw material poorly soluble, d. H. practically insoluble, nucleating blowing agent Emulsifier can be used. As inorganic Emulsifiers are, for example, silica gel, while starch (Amylum solubile) is a suitable organic Is emulsifier. The emulsifier content is approx. 2% up to 5% by weight of the used, in one of the rigid foam raw materials that is insoluble or hardly soluble, d. H. practically insoluble, blowing agent.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen besonders geeigneten Stoff als unpolares oder praktisch unpolares und damit in den Hartschaumrohstoffen unlösliches bzw. praktisch unlösliches Blähmittel bereitzustellen und ein Herstellungsverfahren unter Verwendung dieses Stoffes anzugeben.The object of the present invention is one in particular suitable substance as non-polar or practically non-polar and thus insoluble or practical in the rigid foam raw materials to provide insoluble blowing agent and a manufacturing process to indicate using this substance.

Ein diesen Forderungen gerecht werdender Hartschaumrohstolff ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß als physikalisches, in zumindest einem der verwendeten Hartschaumrohstoffe unlösliches oder schwerlösliches, d. h. praktisch unlösliches, Blähmittel Perfluormethylcyclopentan verwendet und in den Zellen des Hartschaums enthalten ist. A rigid foam blanket that meets these requirements is characterized according to the invention in that as a physical, in at least one of the rigid foam raw materials used insoluble or poorly soluble, d. H. practically insoluble, Blowing agent used perfluoromethylcyclopentane and is contained in the cells of the rigid foam.  

Ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Hartschaumstoffes ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das Perfluormethylcyclopentan in zumindest einen der Hartschaumrohstoffe als disperse Phase einer Emulsion eingebracht wird.A method for producing such a rigid foam is characterized in that the Perfluoromethylcyclopentane in at least one of the rigid foam raw materials introduced as a disperse phase of an emulsion becomes.

Bevorzugt wird das Perfluormethylcyclopentan in die Polyol- Rohstoffkomponente intensiv und homogen als disperse Phase einer Emulsion eingearbeitet, wobei der Einsatz eines auf dieses Blähmittel nukleierend wirkenden Emulgators die Emulsionsbildung unterstützt bzw. verbessert.The perfluoromethylcyclopentane is preferably incorporated into the polyol Raw material component intense and homogeneous as a disperse phase an emulsion incorporated, the use of one on this blowing agent nucleating emulsifier the emulsion formation supports or improves.

Insgesamt sind die wesentlichen Merkmale der Erfindung in den Patentansprüchen enthalten.Overall, the essential features of the invention are shown in contain the claims.

Beispielhaft werden folgende erprobte Rezepturen angegeben, die zu einem Hartschaumstoff mit sehr guten Wärmeisolationseigenschaften auch nach einem laborunterstützten Alterungsprozeß geführt haben (GT=Gewichtsanteile der Komponenten). Als Perfluormethylcyclopentan wurde ein Stoff unter der Bezeichnung Flutec PP1c der Firma Rhone Poulenc verwendet, welcher einen Siedepunkt in der Größenordnung von 47° bis 48°C und ein Molekulargewicht von 300 aufweist.The following tried and tested recipes are given as examples, to a rigid foam with very good thermal insulation properties even after a laboratory-supported aging process have led (GT = parts by weight of the components). As perfluoromethylcyclopentane a substance under the Name Flutec PP1c from Rhone Poulenc used, which has a boiling point on the order of 47 ° to 48 ° C and a molecular weight of 300.

Ansatz AApproach A

100 GT Polyol (Handelsbezeichnung XZ 95 487 der Firma DOW)
 18 GT Perfluormethylcyclopentan
160 GT Isocyanat MDI100 GT polyol (trade name XZ 95 487 from DOW)
18 pbw of perfluoromethylcyclopentane
160 pbw isocyanate MDI

Ansatz BApproach B

100 GT Polyol (Handelsbezeichnung H 210/131/OF der Fa. BASF)
 18 GT Perfluormethylcyclopentan
150 GT Isocyanat MDI100 GT polyol (trade name H 210/131 / OF from BASF)
18 pbw of perfluoromethylcyclopentane
150 pbw isocyanate MDI

Unter Anwendung hoher Scherkräfte mit einem Rührwerk von ca. 2000 U/min wurde das Perfluormethylcyclopentan jeweils in das Polyol eingebracht und zu einer homogenen Emulsion intensiv vermischt. Anschließend wurde durch Zugabe des Isocyanats der Schäumvorgang eingeleitet und durchgeführt. Es entstand ein feinporiger, homogener Hartschaum.Using high shear forces with an agitator from The perfluoromethylcyclopentane was approx. 2000 rpm in each case introduced into the polyol and to a homogeneous emulsion intensely mixed. Then was by adding the isocyanate the foaming process is initiated and carried out. It a fine-pored, homogeneous rigid foam was created.

Der Wärmedurchgangswert unmittelbar nach dem Schäumvorgang lag beim nach dem Ansatz A hergestellten Hartschaumstoff bei 18,8 mW/K m und beim nach Ansatz B hergestellten Hartschaumstoff bei 19,1 mW/K m.The heat transfer value immediately after the foaming process was in the rigid foam produced according to approach A. at 18.8 mW / K m and in the rigid foam produced according to approach B. at 19.1 mW / K m.

Beide Hartschaumstoffe wurden 60 Tage lang in einem Wärmeschrank bei 60°C gelagert und dadurch künstlich beschleunigt gealtert, bis sich jeweils ein annähernd gleichbleibender Wert für den Wärmedurchgang eingependelt hatte. Danach war der Wärmedurchgangswert beim nach dem Ansatz A hergestellten Hartschaumstoff bei 23,9 mW/k m und beim nach Ansatz B hergestellten Hartschaumstoff bei 25,6 mW/K m. (Als Vergleichswert sei der Wärmedurchgangswert von herkömmlichem R11 nach Alterung mit ca. 26 mW/k m vermerkt.)Both rigid foams were placed in an oven for 60 days stored at 60 ° C and thereby artificially accelerated aged until there is an almost constant one Had leveled out for the heat transfer. After that was the thermal transmittance value for the manufactured according to approach A. Rigid foam at 23.9 mW / k m and in the manufactured according to approach B.  Rigid foam at 25.6 mW / K m. (As a comparison value be the heat transfer value of conventional R11 Aging noted with approx. 26 mW / k m.)

Durch Verwendung eines auf das Perfluormethylcyclopentan wirkenden physikalischen Emulgators, beispielsweise Stärke (Amylum solubile) bzw. Kieselgel (SiO₂), kann die Porenstruktur noch gleichmäßiger und kleiner gestaltet werden. Dieser Emulgator wird in das Perfluormethylcyclopentan eingebracht, bevor dieses zu einer Emulsion mit dem Polyol vermischt wird.By using one on the perfluoromethylcyclopentane acting physical emulsifier, for example starch (Amylum solubile) or silica gel (SiO₂), the pore structure be made even more uniform and smaller. This Emulsifier is introduced into the perfluoromethylcyclopentane, before mixing it into an emulsion with the polyol becomes.

Das Perfluormethylcyclopentan ist auch in Verbindung mit anderen Blähmitteln anwendbar.The perfluoromethylcyclopentane is also in association with others Blowing agents applicable.

Claims (13)

1. Hartschaumstoff aus weitgehend geschlossenzelligem Polyurethan- oder Polyisocyanurat-Schaumstoff, dessen zellige Struktur durch Aufschäumen der Hartschaumstoff- Rohstoffe aus Polyolen und Isocyanaten, mit Kohlendioxid als Blähmittel sowie mit Anteilen eines physikalischen, zumindest in einem der verwendeten Hartschaumrohstoffe unlöslichen oder schwerlöslichen, d. h. praktisch unlöslichen, Blähmittels aus der Gruppe der perfluorierten Kohlenwasserstoffe, ggf. unter zusätzlicher Verwendung von Aktivatoren und/oder Stabilisatoren gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß als physikalisches, in zumindest einem der verwendeten Hartschaumrohstoffe unlösliches oder schwerlösliches, d. h. praktisch unlösliches, Blähmittel Perfluormethylcyclopentan (C₆F₁₂) verwendet und in den Zellen des Hartschaums enthalten ist.1. rigid foam made of largely closed-cell polyurethane or polyisocyanurate foam, the cellular structure of which consists of foaming the rigid foam raw materials from polyols and isocyanates, with carbon dioxide as a blowing agent and with proportions of a physical, at least in one of the rigid foam raw materials used, insoluble or poorly soluble, ie practically insoluble , Blowing agent from the group of perfluorinated hydrocarbons, optionally with the additional use of activators and / or stabilizers, characterized in that perfluoromethylcyclopentane (C₆F₁₂) is used as the physical blowing agent, which is insoluble or poorly soluble, ie practically insoluble, in at least one of the rigid foam raw materials used and is contained in the cells of the rigid foam. 2. Hartschaumstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellgröße einen Durchmesser zwischen 50 µm und 80 µm aufweist.2. rigid foam according to claim 1, characterized in that the cell size has a diameter between 50 µm and 80 µm. 3. Hartschaumstoff nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewichtsanteil des Perfluormethylcyclopentans kleiner als 8% des Hartschaumstoffes ist. 3. rigid foam according to one of claims 1 or 2, characterized characterized in that the proportion by weight of perfluoromethylcyclopentane less than 8% of the rigid foam is.   4. Hartschaumstoff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewichtsanteil des Perfluormethylcyclopentans ca. 3% des Hartschaumstoffes ist.4. rigid foam according to claim 3, characterized in that the weight fraction of perfluoromethylcyclopentane is about 3% of the rigid foam. 5. Hartschaumstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er einen auf das Perfluormethylcyclopentan nukleierend wirkenden Emulgator enthält.5. rigid foam according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that it has a perfluoromethylcyclopentane nucleating emulsifier contains. 6. Hartschaumstoff nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Emulgatoranteil ca. 2% der Gewichtsanteile des zum Einsatz gebrachten Perfluormethylcyclopentans ist.6. rigid foam according to claim 5, characterized in that the emulsifier content about 2% by weight of the perfluoromethylcyclopentane used is. 7. Verfahren zur Herstellung eines Hartschaumstoffes gemäß Anspruch 1, wobei zur Bildung eines feinporigen Hartschaumstoffs in zumindest einem der Hartschaumrohstoffe das in einem Hartschaumrohstoff unlösliche oder schwerlösliche und damit unlösliche Blähmittel in Form der dispersen Phase einer Emulsion mit feinflüssiger Tröpfchengröße von weniger als 10 µm Durchmesser vor Beginn der chemischen Reaktion homogen einemulgiert wird und als physikalisches, in zumindest einem der verwendeten Hartschaumrohstoffe unlösliches oder schwerlösliches, d. h. praktisch unlösliches, Blähmittel Perfluormethylcyclopentan (C₆F₁₂) verwendet ist.7. Process for producing a rigid foam according to Claim 1, wherein to form a fine-pored Rigid foam in at least one of the rigid foam raw materials that which is insoluble in a rigid foam raw material or poorly soluble and therefore insoluble blowing agents in the form the disperse phase of an emulsion with a fine liquid Droplet size of less than 10 microns in diameter Beginning of the chemical reaction homogeneously emulsified and as a physical, in at least one of the rigid foam raw materials used insoluble or poorly soluble, d. H. practically insoluble, Blowing agent perfluoromethylcyclopentane (C₆F₁₂) is used. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung von Kohlendioxid während des Schäumprozesses die Polyol-Rohstoffkomponente mit einer erforderlichen Menge von Wasser angereichert ist. 8. The method according to claim 7, characterized in that for the formation of carbon dioxide during the foaming process the polyol raw material component with a required Amount of water is enriched.   9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewichtsanteil des Wassergehalts 2 bis 6% des Polyols ist.9. The method according to any one of claims 7 or 8, characterized characterized in that the weight proportion of the water content Is 2 to 6% of the polyol. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Perfluormethylcyclopentan unter Anwendung eines auf dieses Blähmittel nukleierend wirkenden Emulgators in zumindest einen der Hartschaumrohstoffe als disperse Phase einer Emulsion eingebracht wird.10. The method according to any one of claims 7 to 9, characterized in that the perfluoromethylcyclopentane under Use of a nucleating agent on this blowing agent Emulsifier in at least one of the rigid foam raw materials introduced as a disperse phase of an emulsion becomes. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Perfluormethylcyclopentan mit dem auf dieses Blähmittel nukleierend wirkenden Emulgator vermischt wird und anschließend in einen der Hartschaumrohstoffe eingearbeitet wird.11. The method according to claim 10, characterized in that the perfluoromethylcyclopentane with the on this blowing agent nucleating emulsifier is mixed and then incorporated into one of the rigid foam raw materials becomes. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Perfluormethylcyclopentan in die Polyol-Rohstoffkomponente intensiv und homogen als disperse Phase einer Emulsion eingearbeitet ist.12. The method according to any one of claims 7 to 11, characterized characterized in that the perfluoromethylcyclopentane in the polyol raw material component intense and homogeneous as disperse phase of an emulsion is incorporated. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Perfluormethylcyclopentan zunächst mit einem Emulgator vermischt wird, daß dieses Gemisch in die Polyol-Rohstoffkomponente unter Bildung einer Emulsion verteilt wird, und daß die erhaltene Emulsion mit der Isocyanat-Rohstoffkomponente vereinigt und verschäumt wird.13. The method according to claim 12, characterized in that that the Perfluormethylcyclopentan first with a Is mixed emulsifier that this mixture in the Polyol raw material component to form an emulsion is distributed, and that the emulsion obtained with the Isocyanate raw material component combined and foamed becomes.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE3930824A1 (en) * 1989-06-28 1991-02-28 Bosch Siemens Hausgeraete Rigid foam for prodn. of sound and heat-insulating materials

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