DE60303769T2

DE60303769T2 - Treibmittelgemische

Info

Publication number: DE60303769T2
Application number: DE60303769T
Authority: DE
Inventors: Jinhuang Norristown Wu; Douglas Reed Norristown Dillon
Original assignee: Arkema Inc
Current assignee: Arkema Inc
Priority date: 2002-06-03
Filing date: 2003-05-15
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2023-05-16
Also published as: CN1467243A; CA2423777C; MXPA03004951A; CA2423777A1; ATE318859T1; BR0301308A; EP1382636B1; US20030225165A1; US7105578B2; ES2259752T3; DE60303769D1; US7053132B2; EP1382636A2; JP4291606B2; CN1254498C; JP2004010890A; US20040192787A1; EP1382636A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Schaumstofftreibmittelgemische von trans-1,2-Dichlorethylen ("Trans 12") mit einem oder mehreren Pentanen sowie Polyolpremixe und Schaumzusammensetzungen, die solche Gemische enthalten, und insbesondere Gemische von Trans 12 mit einem oder mehreren unter n-Pentan ("n-C5"), i-Pentan ("i-C5") und Cyclopentan ("c-C5") ausgewählten Pentanen. Die Schaumstofftreibmittelgemische eignen sich insbesondere zur Herstellung von geschlossenzelligen Polymerschäumen (Isolierschäumen) mit verbesserter Flammfestigkeit, wie etwa von Polystyrol-, Phenol- und Polyurethanschäumen.
Chlorfluorkohlenstoffe ("CFCs") werden seit langen Jahren als Treibmittel für harte, geschlossenzellige Isolierschäume verwendet, da sie zusätzlich zu einer guten Wärmeisolierung hervorragende Flammfestigkeit ergeben. CFCs werden allerdings nicht mehr verwendet, da sie als schädlich für die Ozonschicht gelten. Alternativen ohne schädliche Wirkung auf die Ozonschicht wie etwa Pentane wurden aufgezeigt, jedoch sind Pentane hochentflammbar, und die daraus resultierenden Schäume weisen unerwünschte Entflammungseigenschaften auf. Es wird zunehmend schwierig, mit Schäumen, die mit Pentan aufgeschäumt wurden, die strengen Brandschutzanforderungen zu erfüllen, sodass eine weitere Alternative mit besseren Flammfestigkeitseigenschaften erwünscht ist.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es werden Schaumstofftreibmittelzusammensetzungen, die Trans 12 und mindestens ein Pentan enthalten, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus n-C5, i-C5 und c-C5 besteht (bevorzugt c-C5), sowie Schaumstoffpremixzusammensetzungen und Polyurethanschaumzusammensetzungen angegeben, die ein Polyol und die Treibmittelzusammensetzung enthalten.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es wurde nun festgestellt, dass die oben angegebenen Gemische von Pentanen mit Trans 12 die Flammfestigkeit von mit Pentan aufgeschäumten Schäumen grundlegend verbessern und auch den anfänglichen k-Wert (Wärmeleitfähigkeit) solcher Schäume verbessern. Wie oben angegeben, eignen sich diese Gemische besonders zur Herstellung von geschlossenzelligen Polymerschäumen (Isolierschäumen) mit verbesserter Flammfestigkeit, wie etwa von Polystyrol-, Phenol- und Polyurethanschäumen. Zusätzlich zu der Trans 12/Cyclopentan-Mischung bestätigen die unten angegebenen Daten auch die Eignung von Gemischen von Trans 12 mit n-C5, i-C5, n-C5/i-C5-Gemischen und c-C5/i-C5-Gemischen.
Trans 12 stellt allgemein mehr als 1 Mol-% der Mischungen dar, bevorzugt etwa 5 bis 25 Mol-%. Eine praktische Obergrenze der Menge an Trans 12 beträgt etwa 40 bis 45 Mol-%.
In den Premixzusammensetzungen liegt das Treibmittelgemisch typischerweise in einem Konzentrationsbereich von etwa 2 – 60 Gew.-% (bevorzugt 5 – 40 Gew.-%) vor, bezogen auf das Gewicht des Polyols.
In Polyurethanschaumzusammensetzungen betragen die wirksamen Konzentrationen der Gemische typischerweise etwa 0,1 – 25 Gew.-% (bevorzugt 0,5 bis 15 Gew.-%), bezogen auf das Gewicht der gesamten Polyurethanschaumformulierung.
Das Treibmittel kann zwischen den Seiten "A" und "B" der Schaumzusammensetzung verteilt sein. Ferner kann das gesamte Treibmittel oder ein Teil davon zum Zeitpunkt des Einspritzens zugegeben werden.
Die übrigen Bestandteile der Premix- und Schaumformulierungen können die üblicherweise verwendeten Bestandteile sein, die ebenso wie ihre Mengenanteile den Fachleuten geläufig sind. So sind beispielsweise flammhemmende Mittel, grenzflächenaktive Mittel und das Polyol typische Komponenten der B-Seite, während die A-Seite primär aus dem Polyisocyanat besteht. Wasser wird häufig als weiteres Treibmittel verwendet. Die Komponenten A und B werden typischerweise miteinander vermischt, worauf der Katalysator eingespritzt wird; danach wird das Gemisch in eine Form oder einen Kasten gegossen.
Die Anwendung der Erfindung wird in den nachstehenden, nicht einschränkenden Beispielen näher erläutert. Die verwendeten Formulierungen (die sämtlich einen Iso-Index von 300 aufwiesen) enthielten jeweils 170,51 Teile M-489, ein von Bayer Corporation erhältliches polymeres Methandiphenyldiisocyanat, 100 Teile PS2352, ein Polyesterpolyol mit einer Hydroxylzahl von 230-250, das von Stepan Company erhältlich ist, 0,16 Teil PC-5 und 0,29 Teil PC-46, bei denen es sich um Pentamethyldiethylentriamin beziehungsweise Kaliumacetat in Ethylenglycol handelt, die Katalysatoren darstellen und von Air Products erhältlich sind, 2, 57 Teile K-15, Kaliumoctoat in Dipropylenglycol, einen von Air Products erhältlichen Katalysator, 2 Teile B-8462, ein Polysiloxan-Polyether-Copolymer als grenzflächenaktives Mittel, das von Goldschmidt Chemical Corporation erhältlich ist, 10 Teile AB-80, ein Tris(1-chlor- 2-propyl)phosphat als feuerhemmendes Mittel, das von Albright & Wilson Americas, Inc., erhältlich ist, sowie etwa 22-24 Teile Treibmittel, dessen genaue Mengen unten im Einzelnen angegeben sind; sämtliche Teile sind Gewichtsteile.
Die A-Komponente (M489) und die B-Komponente (ein Gemisch aus dem Polyol, dem grenzflächenaktiven Mittel, dem flammhemmenden Mittel und den Treibmitteln) wurden jeweils auf 10 °C abgekühlt und dann gemischt, worauf das Katalysatorgemisch eingespritzt wurde. Nach weiterem Mischen während etwa 18 Sekunden wurde das Gemisch in einen Kasten gegossen. Anschließend wurde an Proben der resultierenden Schäume ein Mobil-45-Test bezüglich der Flammfestigkeit durchgeführt. Bei diesem Test werden Proben vor und nach der Einwirkung eines Brenners gewogen, worauf der prozentuale Gewichtsverlust berechnet wird. Je geringer der Gewichtslust ist, desto besser sind die Brandsicherheitseigenschaften. Eine 1 Inch (2,54 cm) dicke Probe aus dem Schaumkern wurde zur Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit (k-Wert) des Schaums herangezogen. Die Messung des k-Werts wird nach ASTM C518 durchgeführt. Je niedriger der k-Wert ist, desto besser sind die thermischen Eigenschaften des Schaums.
Beispiel 1 – Trans 12/c-CS-Mischungen: In diesem Beispiel werden die Eigenschaften von c-C5 allein (21,7 Teile) mit denen der drei in der nachstehenden Tabelle I aufgeführten Mischungen verglichen: Tabelle I – Teile und Mol-% (von Trans 12) des Treibmittels in erfindungsgemäßen Beispielen
Die Ergebnisse zur Flammfestigkeit als Gewichtsverlust sind in Tabelle II aufgeführt: Tabelle II – Ergebnisse zur Mobil 45-Flammfestigkeit als Gewichtsverlust in Prozent:

c-C5 allein 10,3 %

c-C5 mit 5 Mol-% Trans 12 6,1 %

c-C5 mit 10 Mol-% Trans 12 8,6 %

c-C5 mit 25 Mol-% Trans 12 3,0 %
Der mit c-C5 allein hergestellte Schaum besaß einen anfänglichen k-Wert von 0,157 Btu·in/ft²·h·°F bei 24 °C, während die mit den 3 Konzentrationen von Trans 12 hergestellten Schäume k-Werte von 0,153, 0,153 beziehungsweise 0,149 besaßen.
Beispiel 2 – Trans 12/n-C5-Mischungen: In diesem Beispiel werden die Eigenschaften von n-C5 allein (22,32 Teile) mit denen der beiden in der untenstehenden Tabelle III aufgeführten Mischungen verglichen: Tabelle III – Teile und Mol-% (von Trans 12) des Treibmittels in erfindungsgemäßen Beispielen
Die Ergebnisse zur Flammfestigkeit als Gewichtsverlust sind in Tabelle IV aufgeführt: Tabelle IV – Ergebnisse zur Mobil 45-Flammfestigkeit als Gewichtsverlust in Prozent:

n-C5 allein 7,3 %

n-C5 mit 10 Mol-%Trans 12 5,6 %

n-C5 mit 25 Mol-%Trans 12 3,3 %
Der mit n-C5 allein hergestellte Schaum besaß einen anfänglichen k-Wert von 0,164 Btu·in/ft²·h·°F bei 24 °C, während die mit den 2 Konzentrationen von Trans 12 hergestellten Schäume einen k-Wert von 0,160 beziehungsweise 0,157 besaßen.
Beispiel 3 – Trans 12/i-C5-Mischungen: In diesem Beispiel werden die Eigenschaften von i-C5 allein (22,32 Teile) mit denen der beiden in der nachstehenden Tabelle V aufgeführten Mischungen verglichen: Tabelle V – Teile und Mol-% (von Trans 12) des Treibmittels in erfindungsgemäßen Beispielen
Die Ergebnisse zur Flammfestigkeit als Gewichtsverlust sind in Tabelle VI aufgeführt: Tabelle VI – Ergebnisse zur Mobil 45-Flammfestigkeit als Gewichtsverlust in Prozent:

i-C5 allein 5,1 %

i-C5 mit 10 Mol-% Trans 12 4,0 %

i-C5 mit 25 Mol-% Trans 12 3,1 %
Der mit i-C5 allein hergestellte Schaum besaß einen anfänglichen k-Wert von 0,158 Btu·in/ft²·h·°F bei 24 °C, während die mit den beiden Konzentrationen von Trans 12 hergestellten Schäume jeweils einen k-Wert von 0,157 besaßen.
Beispiel 4 – Trans 12/Hydrosol^TM-Mischungen (Hydrosol ist die Handelsmarke von TotalFinaElf für ein Pentangemisch, das etwa 22 – 25 % i-C5 und etwa 75 – 78 % n-C5 enthält): In diesem Beispiel werden die Eigenschaften von Hydrosol allein (22,32 Teile) mit denen der beiden in der nachstehenden Tabelle VII aufgeführten Gemische verglichen: Tabelle VII – Teile und Mol-% (von Trans 12) des Treibmittels in erfindungsgemäßen Beispielen
Die Ergebnisse zur Flammfestigkeit als Gewichtsverlust sind in Tabelle VIII aufgeführt: Tabelle VIII – Ergebnisse zur Mobil 45-Flammfestigkeit als Gewichtsverlust in Prozent:

Hydrosol allein 9,6 %

Hydrosol mit 10 Mol-% Trans 12 7,4 %

Hydrosol mit 25 Mol-% Trans 12 4,3 %
Der mit Hydrosol allein hergestellte Schaum besaß einen anfänglichen k-Wert von 0,161 Btu·in/ft²·h·°F bei 24 °C, während die mit den beiden Konzentrationen von Trans 12 hergestellten Schäume einen k-Wert von 0,158 beziehungsweise 0,157 besaßen.
Beispiel 5 – Trans 12 / Hydrosol^TM 15-Mischungen (Hydrosol 15 ist die Handelsmarke von TotalFinaElf für ein Pentangemisch, das etwa 15 – 19 % i-C5 und etwa 81 – 85 % n-C5 enthält): In diesem Beispiel werden die Eigenschaften von Hydrosol 15 allein (22,32 Teile) mit denen der beiden in der nachstehenden Tabelle IX aufgeführten Mischungen verglichen: Tabelle IX – Teile und Mol-% (von Trans 12) des Treibmittels in erfindungsgemäßen Beispielen
Die Ergebnisse zur Flammfestigkeit als Gewichtsverlust sind in Tabelle X aufgeführt: Tabelle X – Ergebnisse zur Mobil 45-Flammfestigkeit als Gewichtsverlust in Prozent:

Hydrosol 15 allein 6,4 %

Hydrosol 15 mit 10 Mol-% Trans 12 4,3 %

Hydrosol 15 mit 25 Mol-% Trans 12 3,5 %
Der mit Hydrosol 15 allein hergestellte Schaum besaß einen anfänglichen k-Wert von 0,159 Btu·in/ft2·h·°F bei 24 °C, während die mit den beiden Konzentrationen von Trans 12 hergestellten Schäume einen k-Wert von 0,158 beziehungsweise 0,155 besaßen.
Beispiel 6 – Trans 12/c-C5/i-C5-Mischungen: In diesem Beispiel werden die Eigenschaften einer c-C5/i-C5-Mischung allein (10,85 Teile c-C5 und 11,16 Teile i-C5) mit denen der beiden in der nachstehenden Tabelle XI aufgeführten Mischungen verglichen: Tabelle XI – Teile und Mol-% (von Trans 12) des Treibmittels in erfindungsgemäßen Beispielen
Die Ergebnisse zur Flammfestigkeit als Gewichtsverlust sind in Tabelle XII aufgeführt: Tabelle XII – Ergebnisse zur Mobil 45-Flammfestigkeit als Gewichtsverlust in Prozent:

c-C5/i-C5 allein 7,3 %

c-C5/i-C5 mit 10 Mol-% Trans 12 5,1 %

c-C5/i-C5 mit 25 Mol-% Trans 12 3,6 %
Der mit c-C5/i-C5 allein hergestellte Schaum besaß einen anfänglichen k-Wert von 0,154 Btu·in/ft2·h·°F bei 24 °C, während die mit den beiden Konzentrationen von Trans 12 hergestellten Schäume einen k-Wert von 0,150 beziehungsweise 0,149 besaßen.

Claims

Schaumstofftreibmittelzusammensetzung, im Wesentlichen bestehend aus trans-1,2-Dichlorethylen und mindestens einem Pentan aus der Gruppe bestehend aus n-Pentan, Isopentan und Cyclopentan.
Schaumstofftreibmittelzusammensetzung, im Wesentlichen bestehend aus trans-1,2-Dichlorethylen und Cyclopentan.
Schaumstofftreibmittelzusammensetzung, enthaltend trans-1,2-Dichlorethylen und n-Pentan.
Schaumstofftreibmittelzusammensetzung, enthaltend trans-1,2-Dichlorethylen und Isopentan.
Schaumstofftreibmittelzusammensetzung, enthaltend trans-1,2-Dichlorethylen und eine Mischung von n-Pentan und Isopentan.
Schaumstofftreibmittelzusammensetzung, enthaltend trans-1,2-Dichlorethylen und eine Mischung von Cyclopentan und Isopentan.
Schaumstoffpremixzusammensetzung, enthaltend ein Polyol und die Schaumstofftreibmittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
Polyurethanschaumstoffzusammensetzung, enthaltend ein Isocyanat, ein Polyol und die Schaumstofftreibmittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6.