WO1998024827A1 - Verfahren zur diskontinuierlichen herstellung von weichelastischen, offenzelligen polyurethanschaumstoffen - Google Patents

Verfahren zur diskontinuierlichen herstellung von weichelastischen, offenzelligen polyurethanschaumstoffen Download PDF

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Definitions

  • the production of block polyurethane foams is done in principle according to two procedures, the continuous and the discontinuous production.
  • the discontinuous production is e.g. often operated for smaller production quantities with comparatively less effort in terms of mechanical engineering and is even predominant in some countries.
  • For a discontinuous processing of polyurethane raw materials there are certain important differences compared to a continuous production method, which result from the dormant (discontinuous process) on the one hand and the
  • the state of the art for avoiding the formation of cracks is the use of an increased amount of isocyanate, that is to say a reaction sequence with a high index, with values from 110 to 120 being customary.
  • This creates harder foams with a higher bulk density, which are also closed-celled and less elastic.
  • Further inhomogeneous mechanical properties can be determined via the block height.
  • physical blowing agents such as CFCs, HCFCs or suitable chlorinated hydrocarbons such as methylene chloride must often be added.
  • the frequently used methylene chloride often results in an increase in closed cells.
  • the object of the present invention was therefore to provide a discontinuous process for the production of polyurethane block foams, the foams with the usual degree of open cell as in continuous production without cracks, cavities and pockets, with uniform properties over the block height and with usual
  • the present invention relates to a process for the discontinuous production of flexible, open-cell polyurethane foams by reacting
  • isocyanates or isocyanate mixtures having a composition of 83 to 99% by weight of 2,4-tolylene diisocyanate and 1 to 17% by weight of 2,6-tolylene diisocyanate as polyisocyanate A), and that polyols having a Propylene oxide content in the polyether polyol chains from 90 to 100% by weight, preferred
  • 95 to 100% by weight particularly preferably 100% by weight of propylene oxide and a functionality of 2.5 to 4.5, preferably 2.75 to 3.25, can be used.
  • foam stabilizers D are polyether siloxanes, preferably water-insoluble representatives. These connections are generally constructed in such a way that a shorter chain copolymer of ethylene oxide and propylene oxide is linked to a polydimethylsiloxane residue.
  • foam stabilizers are described, for example, in US Pat. Nos. 2,834,748, 2,917,480 and 3,629,308 and US Pat. No. 2,917,480.
  • Catalysts E) of the type known per se are e.g. tertiary amines, such as triethylamine,
  • Tributylamine N-methyl-morpholine, N-ethyl-morpholine, N, N, N ', N'-tetramethyl-emylenediamine, pentamethyl-diethylenetriamine and higher homologues (DE-A 2 624 527 and 2 624 528), 1,4 -Diazabicyclo- (2,2,2) -octane, N-methyl-N'-dimethylaminoethylpiperazine, bis- (dimethylaminoalkyl) -piperazine, N, N-dimethylbenzylamine, N, N-dimethylcyclohexylamine, N, N-diethylbenzylamine, Bis (N, N-diethylaminoethyl) adipate, N, N, N ', N'-
  • Organic metal compounds in particular organic tin compounds, can also be used as catalysts E).
  • the organic tin compounds which are preferably tin (II) salts of carboxylic acids such as tin (II) acetate, tin (II) octoate, tin (II) ethylhexoate and tin ( II) laurate and the tin (IV) compounds, for example Dibutyltin oxide, dibutyltin dichloride, dibutyltin diacetate, dibutyltin dilaurate, dibutyltin maleate or
  • components D, E and F to be used according to the invention, further additives and foam stabilizers and cell regulators, reaction retarders, stabilizers, flame-retardant substances, plasticizers,
  • Block foams produced by the process according to the invention in a discontinuous process have the same mechanical properties as the block foams produced in a continuous process.
  • these can now be produced in a conventional index frame between 90 and 110.
  • the hardness-reducing property of ethylene oxide-rich polyols can now be used
  • recipes in which the use of blowing agents such as HCFC or methylene chloride was required for hardness reduction can also be dispensed with using these physical blowing agents
  • the process according to the invention is generally used as a discontinuous process
  • the raw materials are usually weighed or metered in according to the recipe in a rectangular mixing container. With the help of a hand or machine-operated stirrer they are mixed and then distributed in the mold by pulling up the container using a so-called "floating lid", a light wooden plate A rectangular block cross-section is obtained which, without tilting, is introduced into the foam mold during the ascent process
  • the polyol component B) preferably makes up 100% of the polyether polyol component, but the polyol components B1) to B3) can also be used in proportions of up to 10% of the polyol component B) in order to adjust the hard properties of the foam.
  • Process reliability is not affected by the surprising effect of the 2,4-rich TDI blends
  • the flow resistance of a foam is understood to mean the resistance that a foam has to an air stream when blowing through.
  • the flow resistance is equal to the height of the inner water column in a 7 mm tube (inner tube) and is expressed in mm Water column (WS) specified. It is not possible to convert these values into other measurement systems
  • test specimens of 20 x 20 x 10 cm in height of 10, 50 and 100 cm were used
  • the test device consists principally of a glass cylinder with a millimeter scale from 0 to 350, the inside diameter of which is 36 mm, and an inner tube of 7 mm inside width. This inner tube ends at the top in a T-
  • the hose for the measuring head should have an inside diameter of 12 mm and a length of approx. 1.80 m, whereby by length and Inner diameter of the tube with a given glass container the sensitivity of the device can be adjusted
  • the glass cylinder is closed at the bottom and can be filled with water using the rear attached filter.
  • the glass cylinder has an H 2 O stand (H 2 O hour) and a pre-print, the meaning of which is explained below
  • test device is connected to the air network via two air cocks, a pressure reducer and a hose of any length and size
  • the glass container is filled with distilled water until the lower edge of the meniscus reaches the H 2 O hour mark. Then tap 1 is turned on and the flow rate at tap 2 is changed until the lower one
  • the meniscus margin of the inner column reaches the 0 mm mark and a pre-pressure of 100 mm WS is set
  • the measuring head After setting the pre-pressure, which is decisive for the measured values, the measuring head is placed on the sample without pressure and the resulting height of the
  • a glass tube with a height of 50 cm and a mm scale is placed in the middle of a sample on a 20 x 20 x 10 cm specimen and a 28 g steel ball is dropped from this height.
  • the elasticity results from the ball jumping back to a certain height and is given in% of the initial value.
  • Polyol 1 polyether polyol with OH number 56, produced by adding propylene oxide to glycerol as starter (according to the invention)
  • Polyol 2 polyether polyol of OH number 36, prepared by adding
  • Isocyanate 1 mixture of 14% by weight of 2,6-tolylene diisocyanate (2,6-TDI) and 86% by weight of 2,4-TDI (according to the invention)
  • Isocyanate 2 93% by weight 2,4-TDI and 7% by weight 2,6-TDI (according to the invention)
  • Isocyanate 3 99% by weight 2,4-TDI (according to the invention)
  • Isocyanate 4 mixture of 20% by weight 2,6-TDI and 80% by weight 2,4-TDI (comparison)
  • Example 6 also to influence the hardness of the foams by using ethylene oxide-rich polyols, while using the standard composition TDI 80 in Example 9 results in an increase in hardness, that is to say softer and lighter types can only be obtained by using organic blowing agents. 6-TDI the hardness can be further reduced while the open cell remains the same, while the gas yield is used more effectively, as can be seen from Examples 11 and 12, while TDI 80 according to Example 14 again has the known disadvantages of low elasticity, poorer gas yield, closed cell and Ri ß Struktur results
  • Example 1 According to the Invention Example 15
  • discontinuously produced foams according to the invention in the same bulk density range have almost identical properties with respect to open cell, elasticity and compression set as the continuously produced foam.

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Abstract

Verfahren zur diskontinuierlichen Herstellung von weichelastischen, offenzelligen Polyurethanschaumstoffen durch Umsetzung von A) Polyisocyanaten mit B) Verbindungen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanaten reaktionsfähigen Wasserstoffatomen von einem Molekulargewicht von 500 bis 10.000, B1) gegebenenfalls Vernetzern mit mindestes zwei gegenüber Isocyanaten reaktionsfähigen Wasserstoffatomen von einem Molekulargewicht von 32 bis 499, B2) gegebenenfalls füllstoffhaltigen Polyolen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanaten reaktionsfähigen Wasserstoffatomen von einem Molekulargewicht von 500 bis 10.000, B3) gegebenenfalls Polyolen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanaten reaktionsfähigen Wasserstoffatomen von einem Molekulargewicht von 500 bis 10.000, C) Wasser und gegebenenfalls organischen Treibmitteln, D) Stabilisatoren bekannter Art, E) Aktivatoren bekannter Art, F) weiteren an sich bekannten Hilfs- und Zusatzmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyisocyanat A) Isocyanate oder Isocyanatgemische mit einer Zusammensetzung von 83 bis 99 Gew.-% 2,4-Toluylendiisocyanat sowie 1 bis 17 Gew.-% 2,6-Toluylendiisocyanat, bevorzugt 83 % bis 93 % 2,4- und 7 % bis 17 % 2,6-Toluylendiisocyanat, und daß als Polyetherpolyolkomponente B) Polyole mit einem Gehalt an Propylenoxid in den Polyetherpolyolketten von 90 bis 100 Gew.-%, bevorzugt 100 Gew.-% Propylenoxid, eingesetzt werden. Die diskontinuierlich hergestellten Blockschaumstoffe zeigen einen hohen Grad an Elastizität sowie Offenzelligkeit und weisen eine feine Zellstruktur auf.

Description

Verfahren zur diskontinuierlichen Herstellung, von weichelastischen, offenzelligen Polyurethanschaumstoffen
Bei der Herstellung von Polyurethanschaumstoffen ist ein hoher Stand der Technik er- reicht worden, gleichwohl sind Herstellungsverfahren, Rohstoffe und Prozessparameter verbesserungswürdig, da einerseits Qualitätsanforderungen laufend steigen und andererseits manche physikalischen Treibmittel kritisch betrachtet werden.
Die Herstellung von Polyurethan-Blockschaumstoffen geschieht im Prinzip nach zwei Ver- fahrensweisen, der kontinuierlichen und der diskontinuierlichen Herstellung, Die diskontinuierliche Produktion wird z.B. oft für kleinere Produktionsmengen mit maschinentechnisch vergleichsweise geringerem Aufwand betrieben und ist in einigen Ländern sogar vorherrschend. Für eine diskontinuierliche Verarbeitung von Polyurethanrohstoffen ergeben sich gegenüber einer kontinuierlichen Herstellungsweise gewisse, wichtige Unterschiede, die aus dem einerseits ruhenden (diskontinuierliches Verfahren) und andererseits durch das
Transportband vom Mischkopf weg bewegten Rohstoffgemisch resultieren (kontinuierliches Verfahren).
Bekanntlicherweise sind solche diskontinuierlich hergestellten Polyurethanschaumstoffe bei einem hohen Grad an Geschlossenzelligkeit sehr anfällig gegen die Bildung von Rissen, gröberen Zellen oder Lunkern und meist durch knapp bemessene Startzeiten gekennzeichnet. Diese Gegebenheiten lassen Schaumstoffe entstehen, die daher vergleichsweise schlechtere mechanische Eigenschaften aufweisen.
Stand der Technik zur Vermeidung der Rissbildung ist der Einsatz einer erhöhten Iso- cyanatmenge, also ein Reaktionsablauf bei hohem Index, wobei solche von 110 bis 120 üblich sind. Hierdurch entstehen jedoch härtere Schaumstoffe höherer Rohdichte, die zudem noch geschlossenzellig und weniger elastisch sind. Über die Blockhöhe sind weiter inhomogene mechanische Eigenschaften festzustellen. Zur Absenkung der Härte müssen daher oft physikalische Treibmittel wie FCKW, HFCKW oder geeignete Chlorkohlenwasserstoffe wie z.B. Methylenchlorid zugesetzt werden. Durch das häufig verwendete Methylenchlorid ergibt sich im Endeffekt oft noch eine Zunahme der Geschlossenzelligkeit. Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein diskontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Blockschaumstoffen bereitzustellen, das Schaumstoffe mit üblichem Grad an Offenzelligkeit wie bei kontinuierlicher Herstellung ohne Risse, Lunker und Taschen, mit einheitlichen Eigenschaften über die Blockhöhe sowie mit üblichem
Härtespielraum ohne die Mitverwendung physikalischer Treibmittel ergibt.
Überraschenderweise ist dies durch Verwendung bestimmter Isocyanatabmischungen und bestimmter Polyole möglich, wobei sich zusätzlich eine bessere Gasausbeute ergibt.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur diskontinuierlichen Herstellung von weichelastischen, offenzelligen Polyurethanschaumstoffen durch Umsetzung von
A) Polyisocyanaten mit
B) Verbindungen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanaten reaktionsfähigen Wasserstoffatomen von einem Molekulargewicht von 500 bis 10.000,
Bl) gegebenenfalls Vernetzern mit mindestens zwei gegenüber Isocyanaten reaktionsfähigen Wasserstoffatomen von einem Molekulargewicht von 32 bis 499,
B2) gegebenenfalls füllstoffhaltigen Polyolen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanaten reaktionsfähigen Wasserstoffatomen von einem Molekulargewicht von 500 bis 10.000,
B3) gegebenenfalls Polyolen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanaten reaktionsfähigen Wasserstoffatomen von einem Molekulargewicht von 500 bis 10.000,
C) Wasser und gegebenenfalls organischen Treibmitteln, D) Stabilisatoren bekannter Art,
E) Aktivatoren bekannter Art,
F) weiteren an sich bekannten Hilfs- und Zusatzmitteln,
dadurch gekennzeichnet, daß als Polyisocyanat A) Isocyanate oder Isocyanatgemische mit einer Zusammensetzung von 83 bis 99 Gew.-% 2,4-Toluylendiisocyanat und 1 bis 17 Gew.-% 2,6-Toluylendiisocyanat, und daß als Polyolkomponente B) Polyole mit einem Gehalt an Propylenoxid in den Polyetherpolyolketten von 90 bis 100 Gew.-%, bevorzugt
95 bis 100 Gew.-%, besonders bevorzugt 100 Gew.-% Propylenoxid und einer Funktionalität von 2,5 bis 4,5, bevorzugt 2,75 bis 3,25 eingesetzt werden.
Überraschenderweise wurde nämlich gefunden, daß durch höhere Anteile an 2,4-Toluylen- diisocyanat als in dem bei der Herstellung von Blockschaumstoffen üblichen "T 80" mit 80
Gew.-% 2,4-Toluylendiisocyanat sich in diskontinuierlichem Verfahren hergestellte Blockschaumstoffe wesentlich verbessert bezüglich
Offenzelligkeit,
Rissbildung und Lunkerstörstellen,
einheitlichen mechanischen Werten,
- Gasausbeute und Rohdichte und
Elastizität und Härtespielraum
herstellen lassen.
Als Schaumstabilisatoren D) kommen vor allem Polyethersiloxane, bevorzugt wasserunlösliche Vertreter, in Frage. Diese Verbindungen sind im allgemeinen so aufgebaut, daß ein kürzer kettiges Copolymerisat aus Ethylenoxid und Propylenoxid mit einem Polydimethylsiloxanrest verbunden ist. Derartige Schaumstabilisatoren sind z.B. in den US-PS 2 834 748, 2 917 480 und 3 629 308 sowie US-PS 2 917 480 beschrieben.
Katalysatoren E) der an sich bekannten Art, sind z.B. tertiäre Amine, wie Triethylamin,
Tributylamin, N-Methyl-morpholin, N-Ethyl-morpholin, N,N,N', N'-Tetramethyl- emylendiamin, Pentamethyl-diethylentriamin und höhere Homologe (DE-A 2 624 527 und 2 624 528), l,4-Diazabicyclo-(2,2,2)-octan, N-Methyl-N'-dimethylaminoethylpiperazin, Bis-(dimethylaminoalkyl)-piperazine, N,N-Dimethylbenzylamin, N,N-Dimethylcyclo- hexylamin, N,N-Diethylbenzylamin, Bis-(N,N-diethylaminoethyl)-adipat, N,N,N', N'-
Tetramethyl-l,3-butandiamin, N,N-Dimethyl-ß-phenylethylamin, 1,2-Dimethylimidazol, 2- Methylimidazol, monocyclische und bicyclische Amidine sowie Bis-(dialkylamino)alkyl- ether wie 2.2-Bis-(dimethylaminoethyl)-ether.
Als Katalysatoren E) können auch organische Metallverbindungen, insbesondere organische Zinnverbindungen, verwendet werden. Als organische Zinnverbindungen kommen neben schwefelhaltigen Verbindungen wie Di-n-octyl-zinn-mercaptid vorzugsweise Zinn(II)-salze von Carbonsäuren wie Zinn(II)-acetat, Zinn(II)-octoat, Zinn(II)- ethylhexoat und Zinn(II)-laurat und die Zinn(IV)-Verbindungen, z.B. Dibutylzinnoxid, Dibutylzinndichlorid, Dibutylzinndiacetat, Dibutylzinndilaurat, Dibutylzinnmaleat oder
Dioctylzinndiacetat in Betracht.
Zusätzliche Beispiele von gegebenenfalls erfindungsgemäß mitzuverwendenden Komponenten D, E und F, weiteren Zusatzstoffen und Schaumstabilisatoren sowie Zellreglern, Reaktionsverzögerern, Stabilisatoren, flammhemmenden Substanzen, Weichmachern,
Farbstoffen und Füllstoffen sowie fungistatisch und bakteriostatisch wirksamen Substanzen sowie Einzelheiten über Verwendungs- und Wirkungsweise dieser Zusatzmittel sind im Kunststoff-Handbuch, Band VII, herausgegeben von Vieweg und Höchtlen, Carl Hanser Verlag, München 1993, 3. Auflage, z.B. auf den Seiten 104 bis 127 beschrieben. Nach dem erfindungsgemaßen Verfahren in diskontinuierlichem Prozess hergestellte Blockschaumstoffe sind in ihren mechanischen Eigenschaften den in kontinuierlichem Prozess hergestellten Blockschaumstoffen ebenbürtig Zudem können diese nun in üblichem Indexrahmen zwischen 90 und 110 hergestellt werden Gleichzeitig ist nun die hartereduzierende Eigenschaft Ethylenoxid-reicher Polyole nutzbar Im Gegensatz zu bisher üblichen Rezepturen, bei denen zur Hartereduktion die Mitverwendung von Treibmitteln wie HFCKW oder Methylenchloπd erforderlich war, kann erfindungsgemaß auf die Verwendung dieser physikalischen Treibmittel auch verzichtet werden
Die Abhandlung im Kunststoff-Handbuch Nr 7, Polyurethane, Hanser Verlag, in Kap
5 1, Seiten 213/214 ist so zu deuten, daß ein höherer Anteil an 2,6-Toluylendnsocyanat offenzellige Schaumstoffe ergeben soll Demnach ergibt ein Isocyanat mit gegenüber "T 80" noch reduziertem Anteil an 2,6-TDI extrem geschlossenzelhge Schaumstoffe Überraschenderweise werden gegenüber jetzt aber erfindungsgemaß "T 80" sogar offenzelligere und elastischere Schaumstoffe mit verbesserter Gasausbeute erhalten, die sich durch eine höhere Ruckprallelastizitat auszeichnen, wenn demgegenüber diskontinuierlich gearbeitet wird
Das erfindungsgemaße Verfahren wird als diskontinuierlicher Prozeß in an sich üblicher
Weise durchgeführt Die Rohstoffe werden üblicherweise entsprechend der Rezeptur m einen rechteckigen Mischbehalter eingewogen oder eindosiert Mit Hilfe eines per Hand oder maschinell betπebenen Ruhrers werden sie vermischt und dann durch Hochziehen des Behalters in der Form verteilt Durch Verwendung eines sogenannten "schwimmenden Deckels", einer leichten Holzplatte, die, ohne zu verkanten, wahrend des Aufsteigvorganges in die Schaumform eingebracht wird, wird ein rechteckiger Blockquerschnitt erhalten
Im Bereich der besonders problematischen Bodenzone in einer Hohe von 1 bis 30 cm vom Blockboden aus gerechnet werden bisher nicht gekannte Offenzelligkeiten erreicht, die einem Luftwiderstandswert von 40 bis 90 mm Wassersaule (WS) entsprechen Solche
Werte liegen üblicherweise nur bei Blockschaumstoffen vor, die in kontinuierlichem Fertigungsprozess hergestellt werden Diskontinuierlich hergestellte Blocke hatten bisher 300 mm WS als Luftwiderstandswert
Überraschend leicht und vorteilhaft lassen sich zudem Polyetherpolyole mit 100 % Propylenoxidanteil verarbeiten, die bekanntlich mit der üblichen Isocyanatkombmation schwierig verarbeitbar sind
Die Polyolkomponente B) macht bevorzugt 100 % des Polyetherpolyolanteils aus, die Polyolkomponenten Bl) bis B3) können jedoch in Anteilen bis zu 10 % der Polyolkomponente B) mitverwendet werden, um die Harteeigenschaften des Schaumstoffs einzustellen Bei der Mitverwendung der Polyolkomponenten Bl) bis B3) wird die Prozeßsicherheit durch die überraschende Wirkung der 2,4-reichen TDI-Abmischungen nicht beeinträchtigt
Meßtechnische Erfassung, der Offenzelligkeit
1 Begriff der Offenzelligkeit bzw des Stromungswiderstandes
Unter dem Stromungswiderstand eines Schaumstoffs versteht man den Widerstand, den ein Schaumstoff einem Luftstrom beim Durchblasen entgegenbringt Bei diesem Verfahren, das nur für Vergleichsmessungen gedacht ist, ist der Stromungswiderstand gleich der Hohe der Wasserinnensäule in einem 7 mm-Rohr (Innenrohr) und wird in mm Wassersaule (WS) angegeben. Eine Umrechnung dieser Werte in andere Maßsysteme ist nicht möglich
2 Probenform
Für die Messung der Offenzelligkeit bzw. des Stromungswiderstandes wurden Probekorper der Große 20 x 20 x 10 cm von 10, 50 und 100 cm Hohe des
Schaumstoffblocks geprüft Meßgerat
Das Prüfgerät besteht pπnzipiell aus einem mit einer Millimetereinteilung von 0 bis 350 versehenen Glaszylinder, dessen Innendurchmesser 36 mm betragt, und einem Innenrohr von 7 mm lichter Weite Dieses Innenrohr endet oben in einem T-
Stuck, an das an der einen Seite die Luftzufuhr und an der anderen Seite der Schlauch mit dem Meßkopf angeschlossen werden kann Der Schlauch für den Meßkopf soll dabei einen Innendurchmesser von 12 mm und eine Lange von ca 1,80 m besitzen, wobei durch Lange und Innendurchmesser des Schlauches bei gegebenem Glasbehalter die Empfindlichkeit des Gerätes eingestellt werden kann
Der Glaszylinder ist nach unten geschlossen und kann über den nach hinten angebrachten Tπchter mit Wasser gefüllt werden Neben der Millimetereinteilung ist auf dem Glaszylinder H2O-Stand (H2O-Std) und Vordruck eingraviert, deren Bedeutung nachfolgend erläutert wird
Vorbereiten des Prüfgerätes und Durchführung der Messung
Der Anschluß des Prüfgerätes an das Luftnetz erfolgt über zwei Lufthahne, einem Druckminderer und einem Schlauch mit beliebiger Lange und beliebigem
Durchmesser, wobei der Druckminderer auf ca 2 bar eingestellt sein sollte
Der Glasbehalter wird mit destilliertem Wasser gefüllt, bis der untere Meniskusrand die H2O-Std-Marke erreicht Dann wird Hahn 1 aufgedreht und die Stromungsgeschwindigkeit am Hahn 2 so lange verändert, bis der untere
Meniskusrand der Innensaule die 0 mm-Marke erreicht und damit ein Vordruck von 100 mm WS eingestellt ist
Nach der Einstellung des Vordrucks, der für die Meßwerte entscheidend ist, wird der Meßkopf ohne Druck auf die Probe gesetzt und die sich ergebende Hohe der
Wassersaule im Innenrohr abgelesen Da die Wassersaule mit 0 mm beginnt, ist der abgelesene Wert gleich dem Strömungswiderstand und bedarf keiner weiteren Berechnung.
Bestimmung der Rückprallelastizität
Auf einen Probekörper der Größe 20 x 20 x 10 cm wird in der Probenmitte ein Glasrohr der Höhe 50 cm mit mm Skala gesetzt und aus dieser Höhe eine 28 g schwere Stahlkugel fallen gelassen. Die Elastizität ergibt sich aus dem Zurückspringen der Kugel auf eine bestimmte Höhe und wird in % vom Ausgangswert angegeben.
Es erfolgen jeweils 5 Messungen.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern, ohne sie jedoch in ihrem Umfang zu begrenzen.
Beispiele
Beschreibung der Rohstoffe:
Polyol 1 : Polyetherpolyol der OH-Zahl 56, hergestellt durch Addition von Propylenoxid an Glycerin als Starter (erfindungsgemäß)
Polyol 2: Polyetherpolyol der OH-Zahl 36, hergestellt durch Addition von
72 Gew.-% Ethylenoxid und 28 Gew.-% Propylenoxid an Glycerin als Starter (Komponente B3)
Isocyanat 1 : Gemisch aus 14 Gew.-% 2,6-Toluylendiisocyanat (2,6-TDI) und 86 Gew.-% 2,4-TDI (erfindungsgemaß)
Isocyanat 2: 93 Gew.-% 2,4-TDI und 7 Gew.-% 2,6-TDI (erfindungsgemäß)
Isocyanat 3 : 99 Gew.-% 2,4-TDI (erfindungsgemäß)
Isocyanat 4: Gemisch aus 20 Gew.-% 2,6-TDI und 80 Gew.-% 2,4-TDI (Vergleich)
In einer diskontinuierlich arbeitenden Blockverschäumungsanlage, Typ BFM der Fa. Hennecke, D-53754 Birlinghoven, wurden folgende Rohstoffe in eine mit Trennpapieren ausgeschlagene Kiste der Größe 100 x 200 cm sowie 110 cm Höhe eingebracht.:
Tabelle 1
Figure imgf000012_0001
Tabelle 2
Figure imgf000013_0001
Tabelle 3
Figure imgf000014_0001
Zellstruktur f: fein Zellstruktur g: grob
Innenrisse/Seitenrisse/Taschen j: ja
Innenrisse/Seitenrisse/Taschen n: nein
*. wegen starker Störungen nicht auswertbar Aus den erfindungsgemaßen Beispielen geht hervor, daß Verwendung von 2,4-reιchem TDI gegenüber der Standardzusammensetzung TDI 80 überraschend feinzelhge, offene, elastische und πssunanfallige diskontinuierlich hergestellte Schaumstoffblocke ergibt Durch diese Verfahrensweise ist ein Arbeiten mit hohen Indices zur Unterdrückung der
Rißbildung nicht mehr erförderlich, somit entfallt hier auch der Einsatz von Treibmitteln wie z B Methylenchlorid, um höhere Harten zu reduzieren, wie die Beispiele 1 und 2 bzw 4 und besonders 5 belegen Auffallend sind die erheblichen Unterschiede in Elastizität und Offenzelligkeit Die erfindungsgemaßen Isocyanate erlauben gemäß Beispiel 6 zudem, die Harte der Schaumstoffe über die Verwendung Ethylenoxid-reicher Polyole zu beeinflussen, wahrend bei Einsatz der Standardzusammensetzung TDI 80 in Beispiel 9 eine Hartezunahme resultiert, also weichere und leichtere Typen nur durch Mitverwendung organischer Treibmittel erhalten werden Durch geπngere Anteile von 2,6-TDI laßt sich bei gleichbleibender Offenzelligkeit die Harte weiter absenken, wahrend die Gasausbeute effektiver genutzt wird, wie aus den Beispielen 11 und 12 hervorgeht, wahrend TDI 80 gemäß Beispiel 14 wieder die bekannten Nachteile einer geringen Elastizität, schlechteren Gasausbeute, Geschlossenzelligkeit und Rißbildung ergibt
Vergleichsbeispiel 15
Vergleich mit einem kontinuierlich mit TDI 80 hergestellten Schaum Es wurde für den kontinuierlichen Schaum eine Rezeptur, wie für Beispiel 1 angegeben, eingesetzt Die kontinuierliche Blockverschaumung erfolgte auf einer ÜBT der Fa Mennecke
Erfindungsgemäßes Beispiel 1 Beispiel 15
(diskontinuierlich) (kontinuierlich mit TDI 80)
Rohdichte (kg/m3) 29,3 31
Stauchhärte (kPa) 3,75 4,0
Druckverfbrmungsrest (%) 2,3 2,6
Rückprallelastizität (%) 52 52
Offenzelligkeit in
Schaumstoffhöhe 10 cm 80 60
50 cm 55 50
100 cm 40 40
(in mm WS)
Zellstruktur fein fein
Wie ein Vergleich mit Beispiel 1 zeigt, weisen erfindungsgemäß diskontinuierlich hergestellte Schaumstoffe des gleichen Rohdichtebereiches bezüglich Offenzelligkeit, Elastizität und Druckverformungsrest nahezu identische Eigenschaften wie der kontinuierlich hergestellte Schaumstoff auf.

Claims

Patentansprüche
1 Verfahren zur diskontinuierlichen Herstellung von weichelasüschen, offenzelligen
Polyurethanschaumstoffen durch Umsetzung von
A) Polyisocyanaten mit
B) Verbindungen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanaten reaktionsfähigen Wasserstoffatomen von einem Molekulargewicht von 500 bis 10 000,
Bl) gegebenenfalls Vemetzem mit mindestens zwei gegenüber Isocyanaten reaktionsfähigen Wasserstoffatomen von einem Molekulargewicht von 32 bis 499,
B2) gegebenenfalls füllstoffhaltigen Polyolen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanaten reaktionsfähigen Wasserstoffatomen von einem Molekulargewicht von 500 bis 10 000,
B3) gegebenenfalls Polyolen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanaten reaktionsfähigen Wasserstoffatomen von einem Molekulargewicht von 500
Figure imgf000017_0001
C) Wasser und gegebenenfalls organischen Treibmitteln,
D) Stabilisatoren bekannter Art,
E) Aktivatoren bekannter Art,
F) weiteren an sich bekannten Hilfs- und Zusatzmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyisocyanat A) Isocyanatgemische mit einer Zusammensetzung von 83 bis 99 Gew.-% 2,4-Toluylendiisocyanat sowie 1 bis 17 Gew.-% 2,6-Toluylendiisocyanat und daß als Polyetherpolyolkomponente B) Polyole mit einem Gehalt an Propylenoxid in den Polyetherpolyolketten von 90 bis 100 Gew.-% eingesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyetherpolyol B) Polyole mit einem Gehalt von 95 bis 100 Gew.-% Propylenoxid in den Polyetherketten eingesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyetherpolyol B) Polyole mit einem Gehalt an Propylenoxid von 100 Gew.-% in den Polyetherketten eingesetzt werden.
4 Verfahren nach .Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein
Toluylendiisocyanat der Zusammensetzung von 83 bis 93 Gew.-% 2,4- Toluylendiisocyanat und 7 bis 17 Gew.-% 2,6-Toluylendiisocyanat eingesetzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Toluylendiisocyanat der Zusammensetzung von 93 bis 99 Gew.-% 2,4-Toluylendiisocyanat und 1 bis 7 Gew.-% 2,6-Tolulyendiisocyanat eingesetzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyether- polyol B) ein Polyetherpolyol mit einer Funktionalität von 2,5 bis 4,5, bevorzugt
2,75 bis 3,25 eingesetzt wird.
7. Verwendung von Polyisocyanaten mit einer Zusammensetzung von 83% bis 99 % 2.4- und 17% bis 1 % 2.6-Toluylendiisocyanat, bevorzugt 83% bis 93 % 2.4- und 17%o bis 1% 2.6-Toluylendiisocyanat zur diskontinuierlichen Herstellung von offenzelligen, weichelastischen Blockschaumstoffen. Verwendung von Polyisocyanaten nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Polyisocyanate mit einer Zusammensetzung von 83% bis 93% 2.4- und 7% bis 17%) 2.6-Toluylendiisocyanat und Polyetherpolyole B) mit einem Gehalt von 100%) Propylenoxid in der Polyetherkette des Molekulargewichts 2570 bis 6000 verwendet werden.
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