NO873597L - Fleksible polyuretanskum basert paa bifunksjonelle polyoler og mdi og fremgangsmaate ved fremstilling derav. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår fleksible polyuretanskum fremstilt ved å bruke difunksjonelle polyoler og difenylmetandiisocyanat (MDI).

Fleksible polyuretanskum brukes for en rekke formål,

f.eks. i madrasser, møbelputer, bilseter, støtkanter, for pakking og for leker. Disse skummene fremstilles ved at man reagerer en nominelt trifunksjonell høymolekylær polyol med et polyisocyanat, enkelte ganger i nærvær av en mindre mengde av et tverrbindingsmiddel.

Slike skum blir vanligvis skilt i to typer alt etter deres fremstillingsmetode. Støpt skum fremstilles ved å reagere de polyuretan-dannende komponenter i en lukket form, slik at man får fremstilt skum med en forutbestemt form. Såkalt fritt skum fremstilles ved å la de skumdannende komponentene utvikle seg fritt mot sin egen vekt. Toluendiisocyanat (TDI) har hoved-sakelig vært brukt som polyisocyanatet under fremstilling av støpt polyuretanskum, skjønt MDI, da spesielt 2,4'-isomeren, enkelte ganger brukes kommersielt. Under fremstilling av såkalt fritt skum har MDI ikke kunnet brukes med særlig hell, fordi det ansees å være for reaktivt. For fremstilling av nevnte frie skum har man nesten utelukkende brukt TDI. MDI har vært brukt for visse spesielle formål i en to-trinns (prepolymer) prosess hvor MDI har vært for-reagert med en polyol for fremstilling av en prepolymer, som så har vært reagert i et etterfølgende trinn med vann og evt. et tverrbindingsmiddel for fremstilling av et polyuretanskum. Kommersielle prosesser i stor skala har imidlertid ikke brukt en slik to-trinns-teknikk og lar seg ikke lett tilpasse en slik teknikk heller.

På grunn av visse økonomiske fordeler, og pga. sine kjente fordelaktige egenskaper ved fremstilling av mikrocellulært og ikke-cellulært polyuretan, ville det væreønskelig å kunne bruke MDI i en en-trinns-prosess for fremstilling av fleksibelt polyuretanskum.

Foreliggende oppfinnelse angår et fleksibelt polyuretanskum som fremstilles i en en-trinns-reaksjon hvor man har en reaksjonsblanding bestående av difenylmetandiisocyanat eller et derivat av dette med en midlere funksjonalitet på fra 2,0 til 3,0, og en relativt høymolekylær polyol eller en blanding av slike, hvor man har en midlere funksjonalitet på fra 1,7 til 2,1 foruten et oppblåsningsmiddel.

I et annet aspekt angår oppfinnelsen en fremgangsmåte for fremstilling av fleksibel polyuretanskum som innbefatter at man reagerer en reaksjonsblanding som består av difenylmetandiisocyanat eller et derivat av dette, med en midlere funksjonalitet på fra 2,0 til 3,0, en relativt høymolekylær polyol eller en blanding av slike med en midlere funksjonalitet på fra 1,7 til 2,1, og et oppblåsningsmiddel under slike betingelser at man får fremstilt et fleksibelt cellulært polyuretan.

Overraskende har man funnet at MDI med letthet kan brukes

i en en-trinns-prosess for fremstilling av støpt eller fritt fleksibelt polyuretanskum hvis man foretar et passende valg av en polyol med høy molekylvekt eller høy ekvivalentvekt. Videre har det vist seg at bruken av MDI gir meget distinkte og uventede fordeler. Ved fremstillingen av støpt skum vil bruken av den foreliggende reaksjonsblanding gjøre det mulig å lett fremstille meget komplekse deler som støtputer og dashbord for biler. Tidligere har det vært vanskelig og økonomisk lite effektivt å fremstille slike deler pga. av at skummet har hatt en tendens til å falle sammen og geldanne seg før reaksjonsblandingen har fyllt alle deler av formen. Dette sammenfall og for tidlig geldannelse gir dårlige deler og bortkastede materialer.

I fritt skum vil foreliggende oppfinnelse gjøre det mulig

å bruke billigere polyoler med lavere ekvivalentvekt for å fremstille et skum med egenskaper som tilsvarer de man finner i et TDI-basert skum. Oppfinnelsen muliggjør fremstillingen av skum med lav tetthet for en gitt mengde av et oppblåsningsmiddel, og gir en mindre midlere cellestørrelse, og dette fører vanligvis til bedrede fysiske egenskaper.

Det fleksible skummet ifølge foreliggende oppfinnelse fremstilles i en en-trinns-prosess fra en reaksjonsblanding som består av MDI eller et derivat av dette med en midlere funksjonalitet på fra 2,0 til 3,0, en polyol med relativt høy ekvivalentvekt og med en midlere funksjonalitet på fra 1,7 til 2,1 og et oppblåsningsmiddel.

Med begrepet "en-trinns-prosess" forstås her en fremgangsmåte hvor polyisocyanatet reageres med alt eller mesteparten av nevnte polyol med relativt høy ekvivalentvekt i nærvær av opp-blåsningsmiddelet og andre reaktive komponenter hvis disse er tilstede. Begrepet brukes her og innbefatter bruken av prepolymeren av MDI og en polyol med relativt høy ekvivalentvekt så lenge som en større mengde av en slik polyol reageres med prepolymeren for fremstilling av skummet enn det som reagerer med MDI for fremstilling av prepolymeren.

Det polyisocyanat som brukes i foreliggende oppfinnelse er difenylmetandiisocyanat (MDI) eller et derivat av dette. Slike derivater innbefatter et polyisocyanat med karbodiimid, biure og/eller uretonimin-grupper som er basert på MDI (her inngår såkalt flytende MDI) og en prepolymer fremstilt ved å reagere MDI med fra 0,05 til 0,3 mol av et lav-molekylær diol eller triol pr. mol MDI. I begrepet inngår også prepolymerer og kvasi-prepolymerer fremstilt ved å reagere et støkiometrisk overskudd av MDI med en polyol med realtivt høy ekvivalentvekt. Bruken av de sistnevnte prepolymerer er imidlertid lite foretrukket, og når de brukes som sådan så bør polyolmengden som brukes ved fremstillingen av prepolymeren fortrinnsvis være mindre enn den mengde som reageres med prepolymeren ved fremstillingen av skummet. Fortrinnsvis bør den polyol med relativt høy ekvivalentvekt som brukes ved fremstillingen av slike prepolymerer, være mindre enn 50 vekt% av en slik polyol som reageres med prepolymeren for fremstilling av skummet. Det MDI som brukes her for fremstilling av skummet eller en prepolymer, kan være 2,4'- eller 4,4'-isomeren, eller blandinger av disse, men 4,4'-isomeren alene eller som en vesentlig del av en blanding av isomerene er å foretrekke. Som nevnt tidligere har MDI eller dets derivat en midlere funksjonalitet på fra 2,0 til 3,0. Fortrinnsvis er funksjonaliteten fra 2,0 til 2,7, mest foretrukket fra 2,0 til 2,3.

Reaksjonsblandingen inneholder videre en polyol med relativt høy ekvivalentvekt med en midlere funksjonalitet på fra 1,7 til 2,1. Med hensyn til polyoler, tverrbindingsmiddel og kjedeforlengere, refererer begrepet funksjonalitet seg til det antall aktive hydrogenholdige grupper man har pr. molekyl av polyolen. Fortrinnsvis bør polyolen eller en blanding av slike ha en midlere funksjonalitet fra 1,8 til 2,05, mest foretrukket fra 1,9 til 2,02. Man har funnet at en midlere polyolfunksjonalitet nær 2,0 vanligvis gir den beste kombinasjon av lett bearbeiding og gode fysiske egenskaper.

Kommersielle polyoler, da spesielt de mest foretrukne polyeterpolyoler som er basert på poly(propylenoksyd), inneholder betydelige mengder av monofunksjonelle molekyler. Nærværet av slike monofunksjonelle molekyler nedsetter den virkelige midlere funksjonaliteten på disse produkter under deres nominelle funksjonalitet. Som et resultat har mange kommersielle "dioler" en funksjonalitet fra 1,5 til 1,95. Mange kommersielle "trioler" har i virkeligheten en funksjonalitet fra 2,2 til 2,9. På grunn av at mange av disse nominelle dioler har en midlere funksjonalitet på mindre enn 1,7, er det i slike tilfeller foretrukket å bruke en blanding av diolen med tilstrekkelig mengde av en annen polyol med en midlere høyere funksjonalitet, slik at de to gir en blanding med en midlere funksjonalitet fra 1,7 til 2,1. Fortrinnsvis bør denne andre polyolen ha en virkelig funksjonalitet fra 2,1 til 4,0, mest foretrukket fra 2,1 til 3,0. Mest foretrukket har denne polyolen en ekvivalentvekt som tilsvarer den man har for den nominelle diolen. Man kan selvsagt også bruke blandinger og tre eller flere polyoler som har den forønskede midlere funksjonalitet. I tillegg kan man bruke en annen polyol med høyere funksjonalitet selv når den nominelle diolen har en midlere funksjonalitet fra 1,7 til 1,95.

En spesielt godt egnet polyol er en blanding av fra 35 til 90 vekt% av en første polyeterpolyol med en midlere funksjonalitet fra 1,5 til 1,95, og fra 10 til 65 vekt% av en annen polyeterpolyol med en midlere funksjonalitet fra 2,1 til 3,0, forutsatt at blandingen har en midlere funksjonalitet fra 1,7 til 2,1.

Mest foretrukket bruker man en polyol med relativt høy ekvivalentvekt og med en virkelig funksjonalitet på fra 1,9 til 2,02, dvs. at polyolen eller blandinger av slike består av komponenter som alle i alt vesentlig er difunksjonelle forbindelser .

Egnede polyoler innbefatter polyeterpolyoler, polyester-polyoler, de såkalt polymerpolyoler som er en dispersjon av polymerpartikler i en kontinuerlig polyolfase, og andre polyhydroksy-holdige forbindelser. Mest foretrukket er poly(tetrametylenoksyd)polymerer, kopolymerer av tetrametylen-oksyd og etylenoksyd og polymerer og polymerer og kopolymerer av propylenoksyd. Spesielt foretrukket er homopolymerer av propylenoksyd fremstilt i nærvær av en egnet initiator og blokk eller vilkårlige kopolymerer av propylenoksyd og etylenoksyd. Disse propylenoksyd-holdige polymerer har en tendens til å ha enkelte monofunksjonelle urenheter.

Polyolene har en relativt høy ekvivalentvekt, dvs. at dens ekvivalentvekt er slik at når den reageres ifølge foreliggende oppfinnelse, får man fremstilt et bøyelig polyuretanskum.

Når polyolen brukes for fremstilling av støpt skum i en varmeherdningsprosess, bør den fortrinnsvis og med fordel ha en ekvivalentvekt fra 500 til 5.000, fortrukket fra 500 til 2.500, og mest foretrukket fra 800 til 1.500. Når den brukes for fremstilling av støpt skum i en kaldherdningsprosess så bør ekvivalentvekten med fordel ligge fra 800 til 3.000, mest foretrukket fra 1.000 til 2.000. For fremstilling av fleksibel såkalt fritt skum bør ekvivalentvekten på polyolen med fordel ligge fra 500 til 5.000, foretrukket fra 500 til 2.500 og mest foretrukket fra 500 til 1.500. Det er foretrukket å bruke polyeterpolyoler og polymerpolyoler som inneholder polyeterpolyoler. Av spesiell interesse er polyetere fremstilt ved at man i rekkefølge tilsetter propylenoksyd og etylenoksyd til en di- eller tri-funksjonell initiator, hvorved man får en polyeter med en ekvivalentvekt fra 800 til 2.000 og hvor minst 30 % av hydroksylgruppene er primære hydroksylgrupper.

Den andre viktige komponenten i reaksjonsblandingen er et oppblåsningsmiddel. Dette kan være ethvert middel som er i stand til å utvikle en gass med de betingelser som brukes under reaksjonen mellom et polyisocyanat og en polyol. Slike forbindelser eller materialer innbefatter f.eks. luft, karbon-dioksyd, nitrogen, vann, lavt-kokende halogenerte metaner, fin-fordelte faste stoffer og såkalte "azo", oppblåsningsmidler, f.eks. azobis-(formamid). Det er foretrukket å bruke vann,

lavt-kokende halogenerte metaner eller blandinger av slike.

Når vann brukes som eneste oppblåsningsmiddel kan det med

fordel brukes i mengder fra 0,5 til 7 deler, fortrinnsvis fra 2 til 5,7 deler og mest foretrukket fra 2 til 5 deler pr. 100 deler av polyolen med relativt høy ekvivalentvekt. De halogenerte metaner som innbefatter metylenklorid, diklordifluormetan, monoklordifluormetan og monoklortrifluormetan kan med fordel brukes i mengder fra 5 til 50 deler pr. 100 deler av en polyol med relativt høy ekvivalentvekt. Hvis man bruker blanding av vann og halogenert metan kan man med fordel bruke mindre mengder av hvert enkelt oppblåsningsmiddel. Vanligvis vil valget og bruken av oppblåsningsmidler for fremstilling av et polyuretan med forønsket tetthet være relativt lett å bestemme i praksis.

Polyuretanskum fremstilles ifølge foreliggende oppfinnelse ved at man kontakter polyolen, utblåsningsmiddelet og polyisocyanatet under slike betingelser at komponentene reagerer og danner en cellulær polymer. Vanligvis vil reaksjonsblandingen inneholde ytterligere komponenter så som tverrbindingsmidler, katalysatorer, overflateaktive midler, fargestoffer, celleåpnere, flammeherdningsmidler, antioksydasjonsmidler og formfrigjørings-midler, og disse kan variere alt etter de egenskaper man ønsker på skummet, enten dette skummet er støpt eller i fri form.

Ved fremstillingen av støpt polyuretanskum er det foretrukket å bruke en mindre mengde av en tverrbindingsforbindelse med lav ekvivalentvekt. Egnede forbindelser i så henseende er de med en ekvivalentvekt på 200 eller lavere og med fra 3 til 8, fortrinnsvis fra 3 til 4 aktive hydrogenholdige grupper pr. molekyl. Eksempler på slike forbindelser er glyserin og trimetylolpropan, såvel som andre alkylentrioler. Det er imidlertid foretrukket å bruke alkanolaminer som dietanolamin, trietanolamin, diisopropanolamin, produkter med fra 4 til 8 mol etylenoksyd og/eller propylenoksyd og etylendiamin, og polyaminer så som metylen-bis(o-kloranilin) og etylendiamin og ammoniak. Mest foretrukket er dietanolamin. Man bruker vanligvis fra 0,2 til 4,0 vektdeler av tverrbindingsmiddelet pr. 100 deler av polyolen med relativt høy ekvivalentvekt for fremstilling av støpt polyuretanskum.

For å fremstille et stabilt støpt skum, dvs. et som ikke faller sammen eller inneholder betydelige mengder av større porer, er det foretrukket å bruke et overflateaktivt middel som stabiliserer skumdannings-reaksjonsblandingen mot å falle sammen inntil blandingen er tilstrekkelig herdet til at den holder sin form. Egnede overflateaktive midler innbefatter silikon/poly(alkylenoksyd) kopolymerer, f.eks. av den type som er beskrevet i U.S. patentene nr. 3.887.500 og 3.957.842. Valg og bruk av slike overflateaktive midler ved fremstilling av polyuretanskum er velkjent i plastindustrien.

Reaksjonblandingen for fremstilling av støpt polyuretanskum kan fortrinnsvis også inneholde en eller flere katalysatorer som øker reaksjonshastigheten med hensyn til polyolen, tverrbindingsmiddelet og vannet, og når det er tilstede, også med polyisocyanatet. Skjønt man kan bruke en rekke kjente forbindelser for dette formål, vil man fortrinnsvis bruke katalysatorer så som tertiære aminkatalysatorer og organotinkatalysatorer.

Tertiære aminkatalysatorer innbefatter f.eks. trietylen-diamin, N-metylmorfolin, N-etylmorfolin, dietyletanolamin, N-cocomorfolin, l-metyl-4-dimetylaminoetylpiperazin, 3-metyoksy-N-dimetylpropylamin, N,N-dietyl-3-dietylaminopropylamin og dimetylbenzylamin. Tertiære aminkatalysatorer brukes med fordel i mengder fra 0,01 til 2 vektdeler pr. 100 vektdeler av polyolen med høy ekvivalentvekt.

Eksempler på organotinkatalysatorer er dimetyltindilaurat, dibutyltindilaurat og tinoktoat. Andre egnede katalysatorer er f.eks. beskrevet i U.S. patent nr. 2.846.408. Man kan med fordel bruke fra 0,01 til0,5 vektdeler av organotinkatalysatoren pr. 100 vektdeler av polyolen med relativt høy ekvivalentvekt.

Ved fremstilling av støpt polyuretanskum er det mest foretrukket å bruke en eller flere tertiære aminkatalysatorer, eller en kombinasjon bestående av en organotinkatalysator og en eller flere tertiære aminkatalysatorer for derved å oppnå optimal funksjon med hensyn til utblåsning og herdning. Det er velkjent i plastindustrien at det er vanligvis nødvendig å foreta et forsiktig valg av katalysatorer og overflateaktive midler for å fremstille høykvalitets-skum.

Ved fremstillingen av støpt polyuretanskum kan alle komponentene med unntak av polyisocyanat, med fordel blandes og injiseres som enkelt strøm i et blandehode. Enkelte komponenter så som katalysatorer eller halogenerte metan-utblåsningsmidler kan imidlertid også blandes med polyisocyanatet. I tillegg kan vann og overflateaktivt middel tilføres i en separat strøm hvis dette er ønskelig. Polyisocyanatet tilsettes blandehodet som en separat strøm hvor forbindelsen blandes med polyolblandingen og injiseres inn i formen. Ved gjennomføring av blanding og formfyllingstrinnet kan man bruke vanlig kjent lavtrykks-apparatur, eller høytrykks-blandeprosesser f.eks. en injeksjons-støpeprosess. Vanligvis vil komponentene bli blandet ved omtrent romtemperatur, skjønt komponenter så som rent MDI som er fast ved romtemperatur, kan oppvarmes til en temperatur over dets smeltepunkt.

I en støpeteknikk blir reaktantene plassert i en form som har romtemperatur. Etter fylling blir formen plassert i en ovn med temperaturer fra 150 til 275°C for å få gjennomført en herdning. I en annen teknikk blir reaktantene plassert i en form som er forvarmet til temperaturer fra 30 - 75°C. Etter at formen er fyllt, blir den plassert ved ovnstemperaturer mellom 70 og 150°C for å få en herdning. I en tredje teknikk blir den fyllte formen holdt på romtemperatur under hele herdnings-prosessen. I denne tredje teknikken kan formen forvarmes eller holdes på vanlig romtemperatur.

Tilstrekkelig av reaksjonsblandingen injiseres inn i formen slik at blandingen etter utvidelse fullstendig fyller formen. Vanligvis injiserer man en mindre mengde i overskudd i forhold til det som er nødvendig for å fylle formen. Etter fylling av formen kan reaksjonsblandingen hensettes for herdning i formen slik at den i det minste kan tas ut av denne uten at man får en permanent og uønsket formendring. I vanlige kommersielle fremgangsmåter vil man her bruke herdningstider på fra 2 til 30 minutter. Hvis det er nødvendig kan skummet etterherdes ved at det oppvarmes til temperaturer mellom 50 og 120°C i tidsrom fra 10 minutter til 24 timer, fortrinnsvis fra 20 minutter til 2 timer.

Det er ofte nødvendig mekanisk å åpne cellene i det støpte skummet under eller etter herdningen. Dette kan gjøres ved knuse skummet, gjennomhulle skummet, vakumknuse skummmet eller frigjøre trykket i formen på et passe tidsrom under herdningen slik det er beskrevet i U.S. patent 4.579.700.

Ved fremstillingen av fritt skum kan reaksjonsblandingen med fordel inneholde et overflateaktivt middel og en katalysator som beskrevet ovenform. Tverrbindingsmidler skjønt de av og til brukes, blir ofte utelatt fra sammensetninger for fremstilling av fritt skum. Ved kommersiell fremstilling av fritt skum kan komponentene typisk føres individuelt inn i et blandehode hvor de blandes og føres over på en benk eller lignende hvor skumdanningen finner sted. Hvis det erønskelig kan man imidlertid forblande komponentene bortsett fra polyisocyanatet. Komponentene har med fordel romtemperatur eller noe forhøyet temperatur når de blandes i hodet, skjønt forvarming kan være nødvendig i enkelte tilfeller for å smelte komponenter som er faste ved romtemperatur.

Skum ifølge foreliggende oppfinnelse har med fordel en tetthet fra 1,12 ti 48 kg/m<3>, fortrinnsvis fra 1,28 til 8 kg/m<3>.

Man oppnår forskjellige uventede fordeler ved å fremstille skum ifølge foreliggende oppfinnelse. Ved fremstillingen av støpt skum vil foreliggende oppfinnelse tilveiebringe en skum-sammensetning som er mindre følsom overfor lavtrykks-hulrom og mindre sansynlig for å falle sammen omkring hjørner og form-åpninger i et komplisert apparat eller form. Som et resultat av dette får man færre imperfekte eller ufullstendige støpinger, noe som gjør at man oppnår betydelige besparelser med hensyn til råmaterialer, energi og tid.

Fritt skum ifølge foreliggende oppfinnelse har vanligvis liten cellestørrelse, og dette har sterk innflytelse på forbedrede fysiske egenskaper. I tillegg til dette gjør oppfinnelsen det mulig å bruke MDI i en kommersielt gjennomførbar en-trinns-prosess. Ved et gitt nivå med hensyn til utblåsnings-middel vil foreliggende oppfinnelse gi skum med lavere tetthet enn vanlige fleksible skum som er basert på TDI og trifunksjon-elle polyoler.

En annen fordel ved foreliggende oppfinnelse er at den muliggjør bruken av kjedeforlengere for å modifisere hardheten (slagstyrken) på et polyuretanskum. Kjedeforlengere som kan brukes er lav-ekvivalente i alt vesentlig difunksjonelle forbindelser. Eksempler på kjedeforlengere er a,Q-alkylen-glykoler så som etylenglykol og 1,4-butandiol, glykoletere som dietylen-glykol, trietylenglykol, dipropylenglykol, aromatiske diaminer så som toluendiamin, dietyltoluendiamin, metylen-bis(o-kloranilin) og metylendianilin. Mest foretrukket er det å bruke a,Q-alkylenglykoler, da spesielt etylenglykol og 1,4-butandiol.

Bruken av disse kjedeforlengere i økende mengde gjør at

man kan fremstille hardere skum uten at man i særlig grad påvirker reaksjonsblandingens evne til å fylle en kompleks form. Ca. 2 til 25, fortrinnsvis fra 2 til 15 vektdeler av kjedeforlengeren kan brukes pr. 100 vektdeler av polyolen med relativt høy ekvivalentvekt.

Skum ifølge foreliggende oppfinnelse kan f.eks. brukes for fremstilling av madrasser, puter og møbelstopp, fyllstoff, teppeunderlag, hodestøtte for biler, kollisjonsputer, dørhåndtak, seter og annet utstyr i biler.

De følge eksempler illustrerer oppfinnelsen uten at denne derved er begrenset til disse. Alle deler og prosentsatser er pr. vekt hvis intet annet er angitt.

De materialer, forbindelser og prøver som blir brukt i eksemplene er beskrevet nedenfor.

Materialer

Polyol A En 2000-ekvivalentvekt etylenoksyd-avsluttet poly-(propylenoksyd) inneholdende 18 vekt% endeavsluttet etylenoksyd.

Nominell funksjonalitet = 2,0

Virkelig funksjonalitet = 1,74

Polyol B En 2000-ekvivalentvekt etylenoksyd-avsluttet poly-(propylenoksyd) inneholdende 15 vekt% endeavsluttet etylenoksyd.

Nominell funksjonalitet = 3,0

Virkelig funksjonalitet = 2,24

Polyol C En 1800-ekvivalentvekt poly(propylenoksyd)diol med

5 vekt% etylenoksyd-avslutning og en midlere funksjonalitet på 1,87.

Polyol D En 2000-ekvivalentvekt etylenoksyd-avluttet poly-(propylenoksyd) inneholdende 18 vekt% avsluttet etylen-oksyd.

Nominell funksjonalitet = 2,0

Virkelig funksjonalitet = 1,91

Silikon- overflateaktivt middel B4113 - Et silikon-overflateaktivt middel som selges av Goldschmidt.

Silikon- overflateaktivt middel A - Et silikon-overflateaktivt middel som selges av Union Carbide Corporation som Y10148.

Silikon- overflateaktivt middel B - Et silikon-overflateaktivt middel som selges av Union Carbide Corporation som L540.

Silikon- overflateaktivt middel C - Et silikon-overflateaktivt middel som selges Dow Corning Corporation som DC 5402.

Celle- åpner - En polyeter med en molekylvekt på 5000 og en funksjonalitet på 3.

Tverrbindingsmiddel A - Et poly(propylenoksyd) med en ekvivalentvekt på 126 og en midlere funksjonalitet på 4,5.

Tverrbindingsmiddel B - Et poly(propylenoksyd) med en molekylvekt på 255 og en funksjonalitet på 3,0.

Tverrbindingsmiddel C - Et poly(propylenoksyd) med en ekvivalentvekt på 156 og en funksjonalitet på 4,7.

Fargestoff - Et reaktivt fargestoff som selges av Milliken Chemicals.

Katalysator A - En blanding av aminkatalysatorer betegnelse X543 fra Air Products and Chemicals.

Katalysator B - En blanding av aminkatalysatorer med betegnelsen A540 fra Air Products and Chemicals.

A 107 katalysator - En proprietær tertiær aminkatalysator som selges av Union Carbide Corporation.

Polycat 77 katalysator - En tertiær aminkatalysator som selges av Abbott Laboratories.

Amin- katalysator - En aminkatalysator som selges av Union Carbide Corporation som A-I.

Organotin- katalysator - Dibutyltin-di(tiolaurat).

Syreblokkert aminkatalysator - En aminkatalysator som selges av Union Carbide Corporation som C 225.

Polymerisk MDI A - En polymerisk MDI med en ekvivalentvekt på 133 og en midlere funksjonalitet på 2,3.

Polymerisk MDI B - En polymerisk MDI med en midlere funskjonal-itet på 2,7.

Flytende MDI - Et MDI-derivat med en ekvivalentvekt på 143.

PRØVEMETODER

Eksempel 1

Skumprøvene nr. 1 og 2 ble fremstilt fra de ingredienser som er angitt i tabell 1. Den midlere funksjonaliteten på polyol A, Polyol B og celleåpneren var 1,92.

For fremstilling av skummet ble alle ingrediensene bortsett fra polyisocyanatet blandet. Polyisocyanatet ble blandet inn ved romtemperatur og blandingen helt over i en kopp og hensatt for skumdannelse ved romtemperatur. Prøve nr. 1 hadde en kremtid på 23 sek., en geltid på 69 sek. og en stigetid på 99 sek. En elastisitetprøve {ASTM D3574-81), ga en verdi på 64 %. Prøven hadde også meget svak krymping ved avkjøling. Prøve nr. 2 hadde en kremtid på 18 sek., en geltid på 50 sek. og en stigetid på 75 sek. Den hadde ingen krymping og ga 65 % ved elastisitetsprøven. Både prøve nr. 1 og 2 var utmerkede skum.

Eksempel 2

En serie på tre støpte fleksible polyuretanskum (prøver nr. 3-5) ble fremstilt ved hjelp av foreliggende oppfinnelse. Disse skum ble fremstilt som angitt i tabell 2 nedenfor. Blandingen av Polyol A og celleåpneren ga en blanding med en midlere funksjonalitet på 1,78.

Skumprøvene 3-5 ble fremstilt ved å blande alle komponenter bortsett fra MDI som så ble tilsatt og hele blandingen helt over en åpen boksform som holdt romtemperatur. Man lot blandingen reagere i formen samtidig som denne ble holdt på romtemperatur. Etter 3 minutters herdetid ble skummet tatt ut av formen og avkjølt. Etter herding målte man skummets fysiske egenskaper og resultatene er angitt i tabell 3.

Skum av denne typen er meget godt egnet for fremstilling av støpte bilforinger og fyllinger.

Eksempel 3

Skumprøve nr. 6 ble fremstilt av de ingredienser som er angitt i tabell 4.

Skummet ble fremstilt ved å blande alle komponenter bortsett fra MDI og så tilsette dette ved romtemperatur. Den resulterende blanding ble helt over i en form som var forvarmet til 60°C. Formen ble lukket og hensatt ved romtemperatur i 3 minutter, og på dette tidspunkt var skummet formet. De fysiske egenskaper for skumprøve nr. 6 ble målt etter avkjøling: Tetthet 3,7 kg/m<3>, ILD verdi på 30,4 kg 25 %, 83 kg 65 %, og 16,8 kg, retur til 25 %, og en modulus på 2,74. Dette skummet hadde utmerkede belastningsbærende egenskaper.

Eksempel 4

Skumprøvene nr. 7-9 ble fremstilt ved å reagere de komponenter som er angitt i tabell 5. I prøve nr. 7 hadde blandingen av polyol A og celleåpneren en midlere funksjonalitet på 1,78. I prøvene nr. 8 og 9 hadde blandingen av polyol A og celleåpneren en midlere funksjonalitet på 1,76.

Skumprøvene ble fremstilt ved hjelp av en EMB Puromat 80 høytrykks-skummaskin. Komponentene ble blandet og injisert inn i formen ved 25°C. Formen hadde på dette tidspunkt en temperatur fra 18 - 43°C. Variasjonen i formtemperaturen ble ikke ansett å være kritisk for de oppnådde resultater. Etter fyllingen av formen ble blandingen hensatt for herding i 3 minutter uten anvendelse av varme. Skummet ble tatt ut og avkjølt. Fysisk prøving av skummet ga de resultater som er angitt i tabell 6.

Disse skummene hadde utmerkede belastningsbærende ILD verdier og modulus.

Eksempel 5

Ved å bruke den generelle fremgangsmåte som er beskrevet i eksempel 4, fremstilte man polyuretanskum-prøvene nr. 10 og 11 ved hjelp av de ingredienser, som er angitt i tabell 7. Ved fremstillingen av prøve 10 brukte man en polymerisk MDI med en funksjonalitet på 2,7 ved en 100 indeks. Ved fremstilling av prøve nr. 11 brukte man en 2,3-funksjonell polymerisk MDI igjen ved en 100 indeks. I hver prøve var funksjonaliteten for blandingen av polyl A, B og celleåpneren 2,0.

Egenskapene for det resulterende skumm er angitt i tabell 8 .

Disse skum har utmerkede strekkegenskaper og kompresjons-sett.

Eksempel 6

Det ble fremstilt et skum (prøve nr. 12) ved hjelp av de ingredienser som er angitt i tabell 9.

Alle komponentene bortsett fra polyisocyanatet ble blandet. Sistnevnte ble så tilsatt og den resulterende blanding hensatt for herding ved romtemperatur. Man fikk et utmerket fincellet skum med lav elastisitet.

Claims (10)

1. Fleksibelt polyuretanskum som er fremstilt i en en-trinns-reaks jon fra en reaksjonsblanding, karakterisert ved at sistnevnte består av difenylmetandiisocyanat eller et derivat av denne forbindelsen med en midlere funksjonalitet fra 2,0 til 3,0, en polyol med relativt høy ekvivalentvekt eller en blanding av slike med en midlere funksjonalitet på fra 1,7 til 2,1 og et esesmiddel.

2. Skum ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte polyol eller blanding av slike med relativt høy ekvivalentvekt har en midlere ekvivalentvekt fra 500 til 2500 .

3. Skum ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at nevnte polyol eller blanding av slike med relativt høy ekvivalentvekt er en polyeterpolyol med en midlere funksjonalitet fra 1,9 til 2,02 eller en poly(propylenoksyd)polymer.

4. Skum ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at nevnte polyol eller blanding av slike med relativt høy ekvivalentvekt er en blanding av poly(propylenoksyd)polymer og en funksjonalitet på 1,5 til 1,95 og en annen poly(propylenoksyd) polymer med en midlere funksjonalitet på fra 2,1 til 3,0.

5. Skum ifølge krav 4, karakterisert ved at nevnte poly(propylenoksyd)polymerer er blokk eller vilkårlige kopolymerer av propylenoksyd og etylenoksyd.

6. Skum ifølge ethvert av de foregående krav, karakterisert ved at reaksjonsblandingen dessuten inneholder et tverrbindingsmiddel, et silikon-overflateaktivt middel, en katalysator og en kjedeforlenger.

7. Skum ifølge ethvert av de foregående krav, karakterisert ved at det har form av et fritt skum.

8. Fremgangsmåte for fremstilling av fleksibelt polyuretanskum, karakterisert ved at man omsetter en reaksjonsblanding bestående av difenylmetandiisocyanat eller et derivat av denne forbindelsen med en midlere funksjonalitet på 2,0 til 3,0, en polyol eller en blanding av slike med relativt høy ekvivalentvekt og en midlere funksjonalitet fra 1,7 til 2,1, samt et esemiddel under slike betingelser at man får fremstilt et fleksibelt cellulært polyuretan.

9. Fleksibelt polyuretanskum som er reaksjonsproduktet av en reaksjonsblanding, karakterisert ved at sistnevnte inneholder (a) difenylmetandiisocyanat eller et derivat av denne forbindelsen med en funksjonalitet fra 2,0 til 3,0. (b) en polyeterpolyol eller en blanding av slike med en midlere ekvivalentvekt fra 500 til 2500 og en midlere funksjonalitet fra 1,7 til 2,1, (c) et esemiddel, (d) en tertiær aminkatalysator og (e) et silikon-overflateaktivt middel.

10. Skum ifølge krav 9, karakterisert ved at komponent (b) er en blanding av fra 35 til 90 vekt% av en polyol med en midlere funksjonalitet fra 1,5 til 1,95 og fra 20 til 65 vekt% av en polyol med en midlere funksjonalitet fra 2,1 til 3,0.