WO2011023320A1 - Polyurethan-schaumstoffe mit latentwärmespeicher - Google Patents

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WO2011023320A1
WO2011023320A1 PCT/EP2010/005045 EP2010005045W WO2011023320A1 WO 2011023320 A1 WO2011023320 A1 WO 2011023320A1 EP 2010005045 W EP2010005045 W EP 2010005045W WO 2011023320 A1 WO2011023320 A1 WO 2011023320A1
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latent heat
heat storage
polyurethane foam
polyurethane
foam
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PCT/EP2010/005045
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Stephan Schleiermacher
Heike Niederelz
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Bayer Materialscience Ag
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Publication date
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    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/06—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to solid or vice versa
    • C09K5/063—Materials absorbing or liberating heat during crystallisation; Heat storage materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
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    • Y10T428/249981—Plural void-containing components

Definitions

  • the present invention relates to polyurethane foams with latent heat storage, in particular for the back reinforcement deep-drawn films or components.
  • Polyurethane foams have been known for a long time. They are widely used because of their variably adjustable properties. So you can find foams in packaging, in furniture and mattresses, in the sound and heat insulation; but also in the production of solid moldings or as a reinforcing coating for thermoformed thermoplastic films find polyurethane application.
  • thermoformed films can be used in many ways. On the one hand, they can be used as trim parts in transport vehicles. Thus hoods or wheel arches of construction machines or agricultural machines can be made of such polyurethane reinforced films. You will also find application in the production of mobile homes or caravans. In addition to the outer lining and Stauraumböden- and subjects can be formed from them. Another area of application is in the sanitary sector. So bathtubs or sinks can be stabilized by backing them with appropriate polyurethanes.
  • latent heat storage which can store (reaction) heat by changing their state of aggregation.
  • Zhou, X.M. Journal of Applied Polymers Science, 113 (2009) 2041-2045
  • Zhou, J.F. et al.
  • Journal of Applied Polymer Science, 102 (2006), 4996-5006 Lee, W.D. et al. Solar Energy Materials and Solar Cells, 91 (2007), 764-768 and Cho, J.S. et al., Colloid and Polymer Science, 280 (2002), 260-266 different
  • Such and other latent heat storage can be used in conjunction with polymers for heat storage.
  • polyurethane foams are described with latent heat storage.
  • the document relates to polyurethane foams, which are obtainable by reacting polyisocyanates with polyols, containing encapsulated latent heat storage, wherein the capsules are in the form of a defined particle size distribution.
  • the polyol is mixed with the latent heat storage.
  • the polyol latent heat storage mixture is mixed with the polyisocyanates.
  • Such a polyurethane foam is used for example as a padding material or mattress.
  • Polyurethane resins that may contain isocyanurate structures may be encapsulated!
  • Latent heat storage are known from DE 10 2004 0449 341 Al.
  • the latent heat storage are mixed here with the polyol component of the polyurethane foam.
  • Such a rigid polyurethane foam can be used for example for thermal insulation of refrigerators, containers or buildings.
  • WO 2008/116763 A1 discloses a polyurethane foam which comprises 5 to 70 g of microcapsules per cm 3 of foam.
  • the microcapsules contain a latent heat storage.
  • corresponding polyurethane foams are first prepared conventionally. They are then modified by immersing them in a solution containing the microcapsules.
  • the document describes a batch process for producing a polyurethane foam comprising (a) polyisocyanates containing (b) at least one higher molecular weight compound having at least two reactive hydrogen atoms and (c) optionally low molecular weight chain extenders and / or crosslinking agents, (d) blowing agents optionally water, (e) catalysts, (f) water-absorbing polymer, (g) optionally latent heat storage containing capsules and (h) optionally other additives mixed and reacting the resulting reaction mixture to polyurethane foam.
  • the latent heat storage are also mixed with a reactant.
  • a multilayer heat-conducting foil is described in DE 10 2004 039 565 A1.
  • the heat-conducting foil consists of a first layer which is formed by an electrically insulating, heat-conductive filled, highly elastic elastomer layer, which as a result of its gel characteristic can be permanently molded onto the uneven surface structure of an electronic circuit.
  • the second layer which is substantially thinner than the first layer, is fixedly connected to the first layer, wherein the second layer is formed as a PCM layer applied to the first layer, which is formed by application of a heat sink or housing element by pressure and / or or thinning effect of temperature and / or causes a change in their state of aggregation.
  • a latent heat storage is thus known not only in the form of capsules, but also as a mat or similar planar structures.
  • Latent heat accumulators are known not only in polymeric foams, but also in other materials.
  • DE 10 2004 041 298 A1 describes a composite element of rigid polyurethane foam.
  • the latent heat storage can be found here in the outer layers, which surround the rigid polyurethane foam.
  • the latent heat storage is only incorporated into the finished polyurethane product, for example the mattress.
  • the latent heat storage is added to the polyol. This has the disadvantage that the complete product contains the latent heat storage. This is therefore needed in a large amount, even if this is not absolutely necessary locally.
  • the polyol component is constantly stirred, so the latent heat storage does not settle on the bottom of the storage vessel. There is also the risk that the latent heat accumulator clump together. A uniform distribution in the foam is then no longer guaranteed.
  • the latent heat accumulators may clog or otherwise destroy the conduits or mixing head into which polyol and polyisocyanate are mixed.
  • a disadvantage which results from the prior art is that the latent heat accumulators are distributed throughout the polyurethane foam.
  • the latent heat storage is preferably required in certain areas, for example near the surface.
  • additives be only in those areas where they are needed. With the method of the prior art, this would only be possible if two polyurethane foams are produced separately, one containing the latent heat storage, the other not.
  • the object of the present invention is therefore to add latent heat storage specifically in defined areas in a polyurethane foam, the disadvantages of the prior art are avoided.
  • a polyurethane foam can be used, for example, for the back-molding of films, without these being softened by the heat of reaction of the polyurethane and thereby obtain a wavy surface.
  • a further object of the present invention is therefore to optimize the use of latent heat storage, so that this latent heat storage, especially in the areas of Polyurethane foam is where this is needed. This then leads to a reduced amount of the required latent heat storage.
  • the extent of the latent heat storage should continue to be targeted and variable by type and amount of latent heat storage adjustable.
  • a polyurethane foam with latent heat storage wherein the mass fraction of latent heat storage relative to the mass fraction of the polyurethane matrix in a defined volume range is greater than the mass fraction of this latent heat storage in a volume range lying away from this volume range ,
  • Polyurethane foam containing latent heat storage, in particular for injection molding of an outer skin, wherein the proportion of latent heat storage in a defined volume range is greater than the proportion of this latent heat storage in a remote area of this volume range.
  • a defined volume range may be, for example, a surface area which comes into direct contact with an outer skin to be back-injected.
  • the defined volume range is located inside the polyurethane foam.
  • films are used as the outer skin.
  • Such films are usually based on acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), polymethyl methacrylate (PMMA), acrylonitrile-styrene-acrylic ester (ASA), polycarbonate (PC), thermoplastic polyurethane, polypropylene (PP), polyethylene (PE) and / or polyvinyl chloride (PVC).
  • ABS acrylonitrile-butadiene-styrene
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • ASA acrylonitrile-styrene-acrylic ester
  • PC polycarbonate
  • thermoplastic polyurethane polypropylene
  • PE polyethylene
  • PVC polyvinyl chloride
  • It can also be a two-layer film, wherein the first layer is based on PC, for example, and the second layer on ABS.
  • the outer layer may also include so-called in-mold coating or gel-coat coatings.
  • In-MoId coating is a process by which the coating of a plastic molding is already carried out in the tool.
  • a highly reactive two-component lacquer is brought into the mold by means of a suitable painting technique.
  • the polyurethane is introduced into the open or closed mold.
  • an accumulation of the latent heat accumulator in a defined volume range of the polyurethane foam ie, for example, in the region which comes into contact with the outer skin.
  • a latent heat storage is therefore predominantly or exclusively in the areas in which it is needed.
  • the term "proportion of latent heat storage in a defined volume range" is to be understood as meaning the mass and / or volume fraction of the latent heat storage in a defined but variable volume.
  • the latent heat storage deteriorates as a non-reinforcing filler, the mechanical properties of the polyurethane. Consequently, only limited use is allowed in the areas where the particular thermal properties are needed Abandonment in other areas to reduce losses in mechanics.
  • the process for producing the polyurethane foam makes it possible to design it in such a way that the proportion of latent heat storage increases continuously or discontinuously toward its surface.
  • surface for example, the surface is to be understood, which connects directly to the outer skin.
  • a discontinuous increase is to be understood as a kind of sudden increases in which areas with different proportions of latent heat storage can be distinguished from one another, but these areas themselves do not have to be generated discontinuously.
  • a discontinuous production of different areas or layers is possible, which then, however, are not particularly different (for example, visually).
  • the polyurethane foam according to the invention comprises at least two full- or partial-area layers of identical or different foam compositions which differ from each other at least in the proportion of the latent heat store.
  • the polyurethane foam comprises at least one or more latent heat storage-containing surface layer and at least one latent heat storage-free layer.
  • the layer provided with the latent heat storage within the polyurethane foam preferably has a thickness of at least 0.1 mm, in particular 0.5 mm. This minimum layer thickness is necessary so that a sufficient amount of latent heat storage is available to absorb the heat of reaction of the polyurethane, and thus to obtain a smooth surface of the thermoformed films.
  • the maximum layer thickness is determined by the total layer thickness of the polyurethane foam and the required heat capacity of the layer with latent heat accumulators, in particular not more than 4/5 of the total layer thickness, preferably at most 1/3 of the total layer thickness.
  • Suitable latent heat storage materials are those which have a solid state of aggregation at room temperature. At temperatures caused by the heat of reaction of the polyurethane, corresponding materials should then change their state of aggregation and, for example, go into a liquid state. Suitable latent heat storage materials are usually lipophilic substances which have a
  • a particularly preferred temperature range is 21 to 70 0 C.
  • Suitable substances may be mentioned by way of example:
  • aliphatic hydrocarbon compounds such as saturated or unsaturated C 0 to C 50 - hydrocarbons, which are branched or preferably linear, for example, n-hexadecane, n-octadecane, n-eicosane, and cyclic hydrocarbons, for example cyclodecane;
  • aromatic hydrocarbon compounds such as benzene, naphthalene, Ci to C 4 o-alkyl-substituted aromatic hydrocarbons such as dodecylbenzene, tetradecylbenzene, or decylnaphthalene;
  • saturated or unsaturated C 6 -C 30 -fatty acids such as lauric, stearic, oleic or behenic acid, preferably eutectic mixtures of decanoic acid with, for example, myristin-palmitic or lauric acid;
  • Fatty alcohols such as lauryl, stearyl, oleyl, myristyl, cetyl alcohol, C ⁇ to C. 3 o-fatty amines, such as decylamine, dodecylamine, tetradecylamine or hexadecylamine;
  • Esters such as C 1 to C 10 alkyl esters of fatty acids, such as propyl palmitate, methyl stearate or methyl palmitate, and preferably their eutectic mixtures;
  • waxes such as montanic acid waxes, montan ester waxes, carnauba wax, polyethylene wax, oxidized waxes, polyvinyl ether wax, ethylene vinyl acetate wax or hard waxes according to the Fischer-Tropsch process;
  • halogenated hydrocarbons such as chlorinated paraffin, bromoctadecane, bromopentadecane, bromononadecane, bromeicosane, bromodocosane;
  • the latent heat storage in encapsulated form available.
  • the capsule generally contains polymers, in particular duroplastic materials, for example formaldehyde resins, polyureas and polyurethanes, and highly crosslinked methacrylic acid ester polymers.
  • the object underlying the invention is achieved by a method for producing a polyurethane foam as defined above in which
  • the mixture thus obtained is used, in particular, for the foaming of deep-drawn films, characterized in that the ratio V of the quantity of latent heat storage added to the amount of reaction mixture is constant within a defined time interval of entry, but different from this ratio in an adjoining second time interval of Introducing the reaction mixture
  • quantity may refer to both mass and volume.
  • the comparison of the two time intervals for gradient formation of the latent heat storage in the polyurethane foam are the same length.
  • the length of the two (equal length) time intervals, however, in the present invention is not subject to any restriction, so arbitrary selectable.
  • a “comparison of two time intervals” does not necessarily mean that the time intervals used for comparison must lie within the same process for the formation of the foam (for example, application of a PUR raw material). Also may be meant (equivalent) time intervals within various application processes (for example, applying a latent heat storage-containing PUR jet on the one followed by applying a latent heat storage-free PUR jet on the other side of the polyurethane molded foam body). Characterized in that one can make the ratio of the amount of V latent heat storage to the amount of foam raw material (under certain circumstances) arbitrarily, polyurethane foams can be realized with very different distributions of latent heat storage within the polyurethane foam.
  • the production can be carried out "wet on wet.” This means that, when applied in several layers, the PUR material applied in a preceding layer is not and will not be maintained until complete curing finished core and the PUR formulation using the appropriate technique can thus be processed in one operation.
  • the first layer which adjoins, for example, the film and contains the latent heat storage
  • one or more layers of polyurethane which contain less or no latent heat storage. Drying or crosslinking of the first layer is not required.
  • the composition of the polyurethane can also be varied. It is also possible to supply the polyurethane in the preparation of conventional additives, such as flame retardants, or fibers. Furthermore, the mixing ratio of polyol and isocyanate can be changed.
  • the jet containing latent heat storage be directed into the reaction jet of the foam raw material or a reaction jet of the foam raw material into the jet containing the latent heat storage.
  • a jet of latent heat storage with a spray in contact.
  • the mutual registration of the mutual materials optimum wetting of the solid is achieved with the advantages already described above.
  • a mixing of the latent heat storage in a liquid foam raw material omitted. This avoids the disadvantages described above, in particular a constant mixing of the raw materials is not required.
  • set temperature, viscosity of the foam raw materials, etc. are not affected.
  • a method is particularly preferred in which the gas stream containing solids or the gas streams containing solids are not metered into the already dispersed spray jet of the reaction mixture but be registered within the mixing chamber of the mixing head in the still liquid non-dispersed beam.
  • a "liquid jet of a PUR reaction mixture” is understood according to the invention as meaning a fluid jet of a PUR material, in particular in the region of a mixing chamber for mixing the reaction components in liquid form, which is not yet in the form of fine reaction mixture droplets dispersed in a gas stream , ie in particular in a liquid viscous phase.
  • the prior art processes essentially use a gas stream or nozzle to atomize a PUR reaction mixture and meter a solid-containing gas stream into such an atomized PUR spray.
  • a gas stream or nozzle For each spray, as in this case, the distance between adjacent spray particles orthogonal to the main spray direction of a jet increases with increasing distance to the spray nozzle.
  • the likelihood of the solid particles colliding with polyurethane droplets or already wetted filler particles and becoming wetted rapidly decreases rapidly.
  • the conditions change when, according to the method according to the invention, the mixing of fillers and polyurethane takes place in a mixing chamber.
  • the device is characterized in that solids are passed through a conveying gas stream into a mixing chamber and there encounter a liquid jet of a PUR reaction mixture.
  • the gas streams with solids are left in the mixing chamber clash by entering two or more points into the mixing chamber.
  • adjacent spray jets can enclose large angles with each other and stand perpendicular to a circular peripheral line of the cylindrical mixing chamber. They then collide in the imaginary central axis of the mixing chamber. But they can also be introduced tangentially and form a vortex, which describes a circle which is orthogonal to the main flow direction in the mixing chamber.
  • the particles can not dodge each other or move away from each other because they are prevented by the walls of the mixing chamber. Therefore, in the process according to the invention, solids are forcibly wetted with the PUR reaction mixture inside the mixing chamber without loss and become part of a homogeneous gas / solid / PUR material mixture.
  • the air swirls are generated by air from tangential air nozzles.
  • the circular surfaces enclosed by them form a right angle with the axis of the main flow direction in the mixing chamber.
  • Another advantage of the method according to the invention is that no effort in terms of stirring in storage tanks legendary no special pumping technique for encapsulated goods is required. This can be metered gently into the mixing chamber. Clumping, aggregation and floating as well as sinking in the daily container of latent heat storage can not occur. In addition, by the subsequent addition of the Latent heat storage in the reaction beam the risk of damage to the pumps, mixing heads and nozzles by the latent heat storage not available.
  • the latent heat accumulator and the foam raw material are used to foam-back deep-drawn foils.
  • a further preferred variant of the method is characterized in that one submits in a form a corresponding film, in particular in a tool, and on this the Latenteben Eat polyurethane foam adheres. On this one then carries on a further foam material which contains no latent heat storage, or has a lower latent heat storage content.
  • the object underlying the present invention is achieved by the use of the foam-backed film with a polyurethane foam according to the invention as a trim part in transport vehicles.
  • a polyurethane foam according to the invention can also be used for disguising or for separating in motorhomes or caravans.
  • a corresponding polyurethane foam can also be used for reinforcing sanitary articles, such as bathtubs.
  • a particular embodiment of the invention consists, for example, in a special layer sequence:
  • This embodiment is particularly advantageous when, for example, non-encapsulated waxes are used, which are prevented by the outer PUR layers to migrate to the surface.
  • the present invention is also advantageous for the production of insulating spray foam. For example, if the foam is placed inside a room and the wax PUR layer is close to the surface, then it can quickly absorb excess heat. The heat energy does not have to penetrate the insulating PUR foam first. Conversely, when the room temperature falls below the target temperature, the PUR layer with latent heat storage faces the room and can quickly provide the stored thermal energy. In addition, the PUR layer with latent heat storage itself is still isolated by lying behind "unfilled” PUR, so that little heat "flows in the wrong direction”.
  • Polyols and isocyanate are given in parts by weight
  • Polvol 1 A commercially available amine-started tetra-functional PO polyether with an OH number of 630.
  • Polvol 2 A commercially available tri-functional EO polyether with an OH number of 255.
  • Isocyanate An isocyanate having an NCO content of about 32% by weight, prepared on the basis of 2-core MDI and its higher homologs.
  • Latent heat storage 1 esters of montan acids C24-C34, such as Licowax
  • Latent heat storage 2 wax acid mixture C24-C34, such as Licowax NC
  • Latent heat storage 3 esters of montan acids C24-C34, such as Licowax
  • Latent heat storage 4 esters of montan acids C24-C34, such as Licowax
  • Experiment 1 is a comparative experiment.
  • Experiments 2 to 10 according to the invention show that, depending on the type of wax and the amount of wax used, the peak temperature of the reaction mixture reached is different and can be significantly reduced compared to the standard.
  • Experiment 11 shows the temperature profile on the PE surface when a second PUR layer is applied to a first PUR layer within 30 seconds.
  • the material achieves higher peak temperatures than in experiment 1.
  • the experiment 10 according to the invention shows that the use of the latent memory only in the lower layer is sufficient to lower the temperature profile compared to experiment 11.
  • the experiment makes it clear that it is sufficient only to protect the contact surface to a thermally sensitive material by latent heat storage. Areas further away from the thermally relevant area may contain less or no latent heat storage.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Polyurethanschaumstoffe mit Latentwärmespeicher, insbesondere zur rückseitigen Verstärkung tiefgezogener Folien und Bauteilen.

Description

Polyurethan-Schaumstoffe mit Latentwärmespeicher
Die vorliegende Erfindung betrifft Polyurethan-Schaumstoffe mit Latentwärmespeicher, insbesondere zur rückseitigen Verstärkung tiefgezogener Folien oder Bauteilen.
Polyurethanschaumstoffe sind seit langer Zeit bekannt. Sie finden wegen ihrer variabel einstellbaren Eigenschaften breite Anwendung. So findet man Schaumstoffe in Verpackungen, in Möbeln und Matratzen, bei der Schall- und Wärmeisolation; aber auch in der Herstellung massiver Formteile oder als verstärkende Beschichtung für tiefgezogene thermoplastische Folien finden Polyurethane Anwendung.
Solche rückseitig verstärkten tiefgezogenen Folien können vielseitig benutzt werden. Sie können zum einen verwendet werden als Verkleidungsteile in Transportfahrzeugen. So können Motorhauben oder auch Radkästen von Baumaschinen oder Landwirtschaftsmaschinen aus solchen Polyurethan verstärkten Folien gefertigt werden. Auch in der Herstellung von Wohnmobilen oder Wohnwagen finden Sie Anwendung. Neben der Außenverkleidung können auch Stauraumböden- und Fächer aus ihnen gebildet werden. Ein weiterer Anwendungsbereich liegt im Sanitärbereich. So können Badewannen oder auch Waschbecken stabilisiert werden, in dem sie mit entsprechenden Polyurethanen hinterschäumt werden.
Beim Hinterschäumen tiefgezogener Kunststoff- Folien kommt es jedoch zu einer hohen Temperaturbelastung der Folie. Die Reaktionswärme bei der Entstehung des Polyurethans führt zu einem Erweichen der Folie. Als Folge daraus verliert die Folie ihre glatte Oberfläche und wird wellig. Die Oberfläche des erhaltenen Produktes ist nicht mehr vollständig glatt, was besonders unter Lichteinstrahlung deutlich wird.
Aus dem Stand der Technik sind sogenannte Latentwärmespeicher bekannt, welche (Reaktions)wärme durch Änderung ihres Aggregatszustandes speichern können. So beschreiben beispielsweise Zhou, X. -M., Journal of Applied Polymers Science, 113 (2009) 2041- 2045; Zhou, J. F., et al., Journal of Applied Polymer Science, 102 (2006), 4996-5006; Lee, W. D. et al. Solar Energie Materials and Solar CeIIs, 91 (2007), 764-768 und Cho, J. S. et al., Colloid and Polymer Science, 280 (2002), 260-266 unterschiedliche
Herstellungsmöglichkeiten für verschiedenste Latentwärmespeicher.
Solche und weitere Latentwärmespeicher können in Verbindung mit Polymeren zur Wärmespeicherung eingesetzt werden. Aus DE 10 2004 031 529 Al sind Polyurethanschaumstoffe mit Latentwärmespeicher beschrieben. Die Schrift betrifft Polyurethanschaumstoffe, die erhältlich sind durch Umsetzung von Polyisocyanaten mit Polyolen, enthaltend verkapselte Latentwärmespeicher, wobei die Kapseln in Form einer definierten Teilchengrößenverteilung vorliegen. Um einen entsprechenden Thermoformschaumstoff zu erhalten, wird das Polyol mit dem Latentwärmespeicher gemischt. Anschließend wird das Polyol- Latentwärmespeichergemisch mit den Polyisocyanaten gemischt. Ein solcher Polyurethanschaumstoff findet beispielsweise Verwendung als Polstermaterial oder Matratze. Polyurethan ha rzscha u mstoffe, die gegebenenfalls Isocyanurat- Strukturen enthalten können mit verkapselten! Latentwärmespeicher sind aus DE 10 2004 0449 341 Al bekannt. Die Latentwärmespeicher werden auch hier mit der Polyolkomponente des Polyurethanschaumstoffs gemischt. Ein solcher Polyurethanhartschaumstoff kann beispielsweise zur Wärmedämmung von Kühlgeräten, Behältern oder Gebäuden eingesetzt werden.
Aus WO 2008/116763 Al ist ein Polyurethanschaumstoff bekannt, welcher 5 bis 70 g Mikrokapseln pro cm3 Schaumstoff umfasst. Die Mikrokapseln enthalten einen Latentwärmespeicher. Hier werden entsprechende Polyurethanschaumstoffe zunächst konventionell hergestellt. Anschließend werden sie modifiziert, in dem sie in eine Lösung, welche die Mikrokapseln enthält, eingetaucht werden.
Aus WO 2007/135069 Al sind Schuhsohlen mit wasserabsorbierenden Eigenschaften bekannt. Die Schrift beschriebt ein diskontinuierliches Verfahren zur Herstellung eines Polyurethanschaumstoffs, bei dem man (a) Polyisocyanate mit (b) mindestens einer höhermolekularen Verbindung mit mindestens zwei reaktiven Wasserstoffatomen und (c) gegebenenfalls niedermolekularen Kettenverlängerungs- und/oder Vernetzungsmitteln, (d) Treibmitteln, enthaltend gegebenenfalls Wasser, (e) Katalysatoren, (f) wasserabsorbierendem Polymer, (g) gegebenenfalls Latentwärmespeicher enthaltend Kapseln und (h) gegebenenfalls sonstige Zusatzstoffen vermischt und die so erhaltene Reaktionsmischung zum Polyurethanschaumstoff umsetzt. Die Latentwärmespeicher sind auch hier einem Edukt beigemischt. - A -
Eine mehrlagige Wärmeleitfolie beschreibt die DE 10 2004 039 565 Al. Die Wärmeleitfolie besteht aus einer ersten Lage, die durch eine elektrisch isolierende, wärmeleitend verfüllte, hochelastische Elastomerschicht gebildet ist, die in Folge ihrer Gel-Charakteristik dauerhaft an die unebene Oberflächenstruktur einer elektronischen Schaltung anformbar ist. Die zweite Lage, welche wesentlich dünner ist als die erste Lage, ist mit der ersten Lage fest verbunden, wobei die zweite Lage als auf die erste Lage aufgebrachte PCM-Schicht ausgebildet ist, die sich beim Aufbringen eines Kühlkörpers oder Gehäuseelementes durch Druck- und/oder Temperatureinfluss ausdünnt und/oder eine Änderung ihres Aggregatzustandes bewirkt. Ein Latentwärmespeicher ist somit nicht nur in Form von Kapseln bekannt, sondern auch als Matte oder vergleichbare flächige Strukturen.
Latentwärmespeicher sind nicht nur in polymeren Schaumstoffen, sondern auch in anderen Materialien bekannt. So beschreibt DE 10 2004 041 298 Al ein Verbundelement aus Polyurethan- Hartschaumstoff. Die Latentwärmespeicher finden sich hier in den Deckschichten, welche den Polyurethanhartschaumstoff umgeben.
Im Stand der Technik ist also ein Polyurthanschaumstoff mit einem Latentwärmespeicher beschrieben. Der Latentwärmespeicher wird jedoch erst in das fertige Polyurethanprodukt, beispielsweise die Matratze, eingearbeitet. Alternativ wird der Latentwärmespeicher dem Polyol zugemischt. Dies hat den Nachteil, dass das vollständige Produkt den Latentwärmespeicher enthält. Dieser wird also in einer großen Menge benötigt, auch wenn dies lokal nicht unbedingt notwendig ist. Zu Stabilisierung des Gemisches aus Polyol und Latentwärmespeicher ist es erforderlich, dass die Polyolkomponente ständig gerührt wird, damit sich der Latentwärmespeicher nicht auf dem Boden des Vorratsgefäßes absetzt. Es besteht weiterhin auch das Risiko, dass die Latentwärmespeicher miteinander verklumpen. Eine gleichmäßige Verteilung im Schaumstoff ist dann nicht mehr gewährleistet. Auch können die Latentwärmespeicher die Leitungen oder den Mischkopf, in welche Polyol und Polyisocyanat vermischt werden, verstopfen oder in einer anderen Form zerstören.
Ein Nachteil, welcher sich aus dem Stand der Technik ergibt, ist, dass die Latentwärmespeicher im gesamten Polyurethanschaumstoff verteilt sind. Der Latentwärmespeicher wird jedoch bevorzugt in bestimmten Bereichen, beispielsweise nahe der Oberfläche, benötigt. Es ist jedoch wünschenswert, dass Zusätze sich nur in solchen Bereichen befinden, in welchen sie dann auch benötigt werden. Mit dem Verfahren des Standes der Technik, wäre dies lediglich möglich, wenn zwei Polyurethanschaumstoffe getrennt voneinander hergestellt werden, wobei einer den Latentwärmespeicher enthält, der andere jedoch nicht.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demnach darin, Latentwärmespeicher gezielt in definierten Bereichen in einen Polyurethanschaumstoff zuzufügen, wobei die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden. Ein solcher Polyurethanschaumstoff kann beispielsweise dann zum Hinterspritzen von Folien verwendet werden, ohne dass diese durch die Reaktionswärme des Polyurethans weich werden und dadurch eine wellige Oberfläche bekommen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demnach, den Einsatz der Latentwärmespeicher zu optimieren, so dass dieser Latentwärmespeicher sich insbesondere in den Bereichen des Polyurethanschaumstoffs befindet, in denen dies auch benötigt wird. Dies führt dann zu einer reduzierten Menge des benötigten Latentwärmespeichers. Das Ausmaß der Latentwärmespeicherung sollte weiterhin gezielt und variabel durch Art und Menge des Latentwärmespeichers einstellbar sein.
Die vorgenannte Aufgabe wird in einer ersten Ausführungsform gelöst durch einen Polyurethanschaumstoff mit Latentwärmespeicher, wobei der Massen-Anteil an Latentwärmespeicher relativ zum Massen-Anteil der Polyurethanmatrix in einem definierten Volumenbereich größer ist als der Massen-Anteil dieses Latentwärmespeichers in einem von diesem Volumenbereich entfernt liegenden Volumenbereich.
Eine bevorzugte Ausführungsform umfasst einen
Polyurethanschaumstoff, enthaltend Latentwärmespeicher, insbesondere zum Hinterspritzen einer Außenhaut, wobei der Anteil an Latentwärmespeicher in einem definierten Volumenbereich größer ist als der Anteil dieses Latentwärmespeichers in einem von diesem Volumenbereich entfernt liegenden Bereich.
Ein definierter Volumenbereich kann beispielsweise ein Oberflächenbereich sein, welcher in direkten Kontakt mit einer zu hinterspritzenden Außenhaut kommt. Darüber hinaus ist es auch möglich, dass sich der definierte Volumenbereich im Inneren des Polyurethanschaumstoffs befindet.
Als Außenhaut dienen beispielsweise tiefgezogene Folien. Solche Folien werden üblicherweise auf der Basis von Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polymethylmethacrylat (PMMA), Acrylnitril-Styrol-Acrylester (ASA), Polycarbonat (PC), thermoplastischem Polyurethan, Polypropylen (PP), Polyethylen (PE) und/oder Polyvinylchlorid (PVC) hergestellt werden. Es kann sich auch um eine Zweischichtfolie handeln, wobei die erste Schicht beispielsweise auf PC und zweite Schicht auf ABS basiert.
Die äußere Schicht kann auch sogenannte In-Mold-Coating- Beschichtungen oder Gel-Coat-Beschichtungen umfassen. Das In-MoId- Coating ist ein Verfahren, mit dem die Lackierung eines Kunststoffformteils bereits im Werkzeug durchgeführt wird. Dazu wird ein hochreaktiver Zweikomponentenlack mittels geeigneter Lackiertechnik in die Form gebracht. Anschließend wird in die offene oder geschlossene Form das Polyurethan eingebracht.
In einem erfindungsgemäßen Aufbau eines Latentwärmespeicher- enthaltenden Polyurethanschaumstoffs bedingt eine Anreicherung des Latentwärmespeichers in einem definierten Volumenbereich des Polyurethanschaumstoffs, das heißt also beispielsweise in dem Bereich, welcher mit der Außenhaut in Kontakt kommt. Ein Latentwärmespeicher befindet sich demnach überwiegend oder ausschließlich in den Bereichen, in denen er benötigt wird. Unter „Anteil des Latentwärmespeichers in einem definierten Volumenbereich" ist dabei der Massen- und/oder Volumenanteil des Latentwärmespeichers in einem definierten aber variablen Volumen zu verstehen.
Der Latentwärmespeicher verschlechtert als nicht verstärkender Füllstoff die mechanischen Eigenschaften des Polyurethans. Folglich ist nur ein begrenzter Einsatz in den Bereichen erlaubt, wo die besonderen thermischen Eigenschaften benötigt werden, beziehungsweise- ein Verzicht in anderen Bereichen, um Einbußen in der Mechanik zu reduzieren.
Das weiter unten noch eingehender zu diskutierende Verfahren zur Herstellung des Polyurethanschaumstoffs ermöglicht es, diesen so zu gestalten, dass der Anteil des Latentwärmespeichers zu seiner Oberfläche hin kontinuierlich oder diskontinuierlich zunimmt. Unter Oberfläche ist beispielsweise die Fläche zu verstehen, welche direkt an die Außenhaut anschließt. Unter einer diskontinuierlichen Zunahme sind gewissermaßen sprunghafte Zunahmen zu verstehen, bei welchen sich Bereiche mit verschiedenen Anteilen an Latentwärmespeicher voneinander unterscheiden lassen, wobei diese Bereiche jedoch selbst nicht diskontinuierlich erzeugt worden sein müssen. Umgekehrt ist bei einer kontinuierlichen Zunahme des Anteils des Latentwärmespeichers auch eine diskontinuierliche Erzeugung verschiedener Bereiche oder Schichten möglich, welche sich dann allerdings (zum Beispiel visuell) nicht sonderlich voneinander abgrenzen.
Bevorzugt ist weiterhin, dass der erfindungsgemäße Polyurethanschaumstoffs mindestens zwei voll- oder teilflächige Schichten gleicher oder verschiedener Schaumstoffzusammensetzungen umfasst, die sich wenigstens im Anteil des Latentwärmespeichers voneinander unterscheiden.
Es ist leicht einzusehen, dass sich durch einen solchen Gradienten- Aufbau eine bessere Anpassung an die eigentliche Problemsituation erreichen lässt. Weiterhin ist es möglich, dass der Polyurethanschaumstoff mindestens einen oder mehrere Latentwärmespeicher enthaltende Oberflächenschicht und mindestens eine Latentwärmespeicher-freie Schicht umfasst.
Die mit dem Latentwärmespeicher versehene Schicht innerhalb des Polyurethanschaums weist bevorzugt eine Dicke von mindestens 0,1 mm, insbesondere 0,5 mm auf. Diese minimale Schichtdicke ist notwendig, damit eine ausreichende Menge an Latentwärmespeicher zur Verfügung steht, um die Reaktionswärme des Polyurethans aufzunehmen, und somit auch eine glatte Oberfläche der tiefgezogenen Folien zu erhalten. Die maximale Schichtdicke bestimmt sich nach der Gesamtschichtdicke des Polyurethanschaums und der erforderlichen Wärmekapazität der Schicht mit Latentwärmespeichern, insbesondere maximal 4/5 der Gesamtschichtdicke, bevorzugt maximal 1/3 der Gesamtschichtdicke.
Durch weitere aufgetragene Schichten muss entsprechend auch ein mehr an Reaktionswärme durch die Latentwärmespeicher aufgenommen werden, so dass ein größerer Anteil notwendig wird.
Erfindungsgemäß ist es weiterhin möglich, dass nicht der ganze Oberflächenbereich den Latentwärmespeicher umfasst. Vielmehr ist es im Sinne der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass nur ein definierter Bereich der Oberfläche, nämlich der, bei welchem die Folien später auch für den Benutzer sichtbar sind, entsprechend ausgerüstet ist. Dies führt zu einer weiteren Einsparung des benötigten Latentwärmespeichers. Als Latentwärmespeicher sind solche Materialien geeignet, welche bei Raumtemperatur einen festen Aggregatzustand besitzen. Bei Temperaturen, welche durch die Reaktionswärme des Polyurethans entstehen, sollten entsprechende Materialien dann ihren Aggregatzustand ändern und beispielsweise in einen flüssigen Zustand übergehen. Geeignete Latentwärmespeichermaterialien sind üblicherweise lipophile Substanzen, welche einen
Fest/Flüssigphasenübergang im Temperaturbereich von 0 bis 150 0C, insbesondere 20 bis 90 0C aufweisen. Ein insbesondere bevorzugter Temperaturbereich liegt bei 21 bis 700C .
Als geeignete Substanzen sind beispielhaft zu nennen:
- aliphatische Kohlenwasserstoffverbindungen wie gesättigte oder ungesättigte Ci0 bis C50- Kohlenwasserstoffe, die verzweigt oder bevorzugt linear sind, zum Beispiel n-Hexadecan, n-Octadecan, n- Eicosan, sowie cyclische Kohlenwasserstoffe, zum Beispiel Cyclodecan;
- aromatische Kohlenwasserstoffverbindungen wie Benzol, Naphthalin, Ci bis C4o-alkylsubstituierte aromatische Kohlenwasserstoffe wie Dodecylbenzol, Tetradecylbenzol, oder Decylnaphthalin;
- gesättigte oder ungesättigte C6-C30-Fettsäuren wie Laurin-, Stearin- , Öl- oder Behensäure, bevorzugt eutektische Gemische aus Decansäure mit zum Beispiel Myristin-Palmitin- oder Laurinsäure;
- Fettalkohole wie Lauryl-, Stearyl-, Oleyl-, Myristyl-, Cetylalkohol, - Cβbis C.3o-Fettamine, wie Decylamin, Dodecylamin, Tetradecylamin oder Hexadecylamin;
- Ester wie Ci bis Cio-Alkylester von Fettsäuren wie Propylpalmitat, Methylstearat oder Methylpalmitat sowie bevorzugt ihre eutektischen Gemische;
- natürliche und synthetische Wachse wie Montansäurewachse, Montanesterwachse, Carnaubawachs, Polyethylenwachs, oxidierte Wachse, Polyvinyletherwachs, Ethylenvinylacetatwachs oder Hartwachse nach dem Fischer-Tropsch-Verfahren;
- halogenierte Kohlenwasserstoffe wie Chlorparaffin, Bromoctadecan, Brompentadecan, Bromnonadecan, Bromeicosan, Bromdocosan;
- niedrig schmelzende Salze der zuvor genannten Säuren.
Bevorzugt sind die Latentwärmespeicher in gekapselter Form vorhanden. Die Kapsel enthält im allgemeinen Polymere, insbesondere duroplastische Materialien, beispielsweise Formaldeydharze, Polyharnstoffe und Polyurethane sowie hoch vernetzte Methacrylsäureesterpolymere..
In einer weiteren Ausführungsform wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Polyurethanschaumstoffes wie oben definiert bei dem man
einen Latentwärmespeicher in ein Reaktionsgemisch aus Polyolkom- ponente und Isocyanatkomponente einträgt, das so erhaltene Gemisch insbesondere zur Hinterschäumung tiefgezogener Folien einsetzt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis V der Menge des eingetragenen Latentwärmespeichers zur Menge des Reaktionsgemisches innerhalb eines definierten Zeitintervalls des Eintragens konstant ist, jedoch verschieden ist von diesem Verhältnis in einem sich daran anschließenden zweiten Zeitintervall des Eintragens des Reaktionsgemisches
Auch in diesem Zusammenhang kann sich der Begriff der Menge sowohl auf eine massenmäßig als auch eine volumenmäßig definierte Menge beziehen.
Die dem Vergleich zugrundeliegenden beiden Zeitintervalle zur Gradientenausbildung des Latentwärmespeichers in den Polyurethanschaumstoffs sind gleich lang. Die Länge der beiden (gleichlangen) Zeitintervalle ist hingegen in der vorliegenden Erfindung keiner Beschränkung unterworfen, also beliebig wählbar.
Ein ,Vergleich zweier Zeitintervalle' bedeutet dabei nicht notwendigerweise, dass die zum Vergleich herangezogenen Zeitintervalle innerhalb desselben Vorganges zur Ausbildung des Schaumstoffes (zum Beispiel Aufbringen eines PUR-Rohmaterials) liegen müssen. Ebenfalls können damit (gleichlange) Zeitintervalle innerhalb verschiedener Auftragungsvorgänge gemeint sein (zum Beispiel Aufbringen eines Latentwärmespeicher-haltigen PUR-Strahls auf der einen gefolgt vom Aufbringen eines Latentwärmespeicher-freien PUR- Strahls auf der anderen Seite des Polyurethan-Formschaumkörpers). Dadurch, dass man das Verhältnis V der Menge des eingetragenen Latentwärmespeichers zur Menge des Schaumstoffrohmaterials (unter Umständen in gewissen Grenzen) beliebig gestalten kann, lassen sich Polyurethanschaumstoffe mit ganz unterschiedlichen Verteilungen an Latentwärmespeicher innerhalb des Polyurethanschaumstoffs realisieren.
Mit einem erfindungsgemäßen Verfahren kann nahezu jede Geometrie ausgebildet werden, der Latentwärmespeicher kann also viel effizienter eingesetzt werden.
Weiterhin kann die Herstellung„nass in nass" erfolgen. Dies bedeutet, dass bei einer Auftragung in mehreren Schichten nicht bis zur vollständigen Aushärtung das in einer vorhergehenden Schicht aufgetragenen PUR-Material gewartet wird bzw. werden muss. Es ist kein zusätzlicher Arbeitsschritt zur Herstellung eines fertigen Innenkerns erforderlich und die PUR-Formulierung unter Verwendung der entsprechenden Technik kann somit in einem Arbeitsgang verarbeitet werden.
Es ist somit möglich auf die erste Schicht, welche sich beispielsweise an die Folie anschließt und den Latentwärmespeicher enthält, eine oder mehrere Schichten Polyurethan aufzutragen, welche weniger oder gar kein Latentwärmespeicher enthalten. Ein Trocknen oder Vernetzen der ersten Schicht ist nicht erforderlich. Neben der Modifikation der Schichtdicke und dem darin enthaltenen Anteil an Latentwärmespeicher kann ebenfalls die Zusammensetzung des Polyurethans variiert werden. Es ist weiterhin möglich, dem Polyurethan in der Herstellung üblicher Zusatzstoffe, wie flammhemmende Stoffe, oder Fasern zuzuführen. Desweiteren kann auch das Mischungsverhältnis von Polyol und Isocyanat verändert werden.
Als Komponenten zur Herstellung des Polyurethanschaums kommen im Stand der Technik hinlänglich bekannte Polyole und Isocyanate zum Einsatz.
Bevorzugt ist es bei diesem Verfahren, dass man den Latentwärmespeicher enthaltenden Strahl in den Reaktionsstrahl des Schaumstoffrohmaterials oder einen Reaktionsstrahl des Schaumstoffrohmaterials in den, den Latentwärmespeicher enthaltenden Strahl richtet. Alternativ ist es selbstverständlich möglich auch einen Strahl des Latentwärmespeichers mit einem Sprühstrahl in Kontakt zu bringen. Durch die gegenseitige Eintragung der gegenseitigen Materialien wird eine optimale Benetzung des Feststoffs erreicht mit den oben schon beschriebenen Vorteilen. Darüber hinaus entfällt ein Einmischen des Latentwärmespeichers in ein flüssiges Schaumstoffrohmaterial. Dies vermeidet die oben beschriebenen Nachteile, insbesondere ist ein ständiges Durchmischen der Rohmaterialien nicht erforderlich. Außerdem sind eingestellte Temperatur, Viskosität der Schaumstoffrohmaterialien etc. nicht beeinflusst.
Hierzu ist besonders ein Verfahren bevorzugt, bei dem der Feststoff enthaltende Gasstrom bzw. die Feststoff enthaltenden Gasströme nicht in den bereits dispergierten Sprühstrahl des Reaktionsgemisches dosiert werden, sondern innerhalb der Mischkammer des Mischkopfes in den noch flüssigen nicht dispergierten Strahl eingetragen werden.
Unter einem „flüssigen Strahl eines PUR- Reaktionsgemisches" wird erfindungsgemäß ein solcher Fluid-Strahl eines PUR-Materials, insbesondere im Bereich einer Mischkammer zur Vermischung der Reaktionskomponenten in flüssiger Form, verstanden, welcher noch nicht in Form feiner, in einem Gasstrom dispergierter Reaktionsgemischtröpfchen vorliegt, d. h. insbesondere in einer flüssigen viskosen Phase.
Die Verfahren des Standes der Technik verwenden im Wesentlichen einen Gasstrom oder eine entsprechende Düse zur Zerstäubung eines PUR-Reaktionsgemisches und dosieren in einen solchen zerstäubten PUR-Sprühstrahl einen Feststoff-enthaltenden Gasstrom. Für jeden Sprühstrahl gilt wie auch in diesem Fall, das der Abstand zwischen benachbarten Sprühpartikeln orthogonal zur Hauptsprührichtung eines Sprühstrahls mit zunehmender Entfernung zur Sprühdüse wächst. Zwangsläufig verringert sich rasch die Wahrscheinlichkeit, das Feststoffpartikel mit Polyurethantröpfchen oder bereits benetzten Füllstoffpartikeln kollidieren und so benetzt werden. Die Verhältnisse ändern sich, wenn gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren die Vermischung von Füllstoffen und Polyurethan in einer Mischkammer erfolgt.
Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass Feststoffe durch einen Fördergasstrom in eine Mischkammer geleitet werden und dort auf einen flüssigen Strahl eines PUR-Reaktionsgemisches treffen. Die Gasströme mit Feststoffen lässt man in der Mischkammer aufeinandertreffen, indem sie über zwei oder mehr Punkte in die Mischkammer eintreten. Hierbei können benachbarte Sprühstrahlen große Winkel miteinander einschließen und senkrecht auf einer kreisförmigen Umfanglinie der zylindrischen Mischkammer stehen. Sie kollidieren dann in der gedachten Mittelachse der Mischkammer. Sie können aber auch tangential eingeleitet werden und einen Wirbel bilden, der einen Kreis beschreibt, der orthogonal zur Hauptströmungsrichtung in der Mischkammer steht. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können die Partikel einander nicht ausweichen oder sich voneinander entfernen, weil sie durch die Wände der Mischkammer daran gehindert werden. Deshalb werden in dem erfindungsgemäßen Verfahren Feststoffe verlustfrei mit dem PUR- Reaktionsgemisch im Inneren der Mischkammer zwangsbenetzt und Teil eines homogenen Gas/Feststoff/PUR-Material-Gemisches.
Es ist bevorzugt, die Vermischungsqualität des resultierenden Gas/Feststoff/PUR-Material-Gemisches in der Mischkammer durch zusätzliche Luftwirbel nochmals zu steigern. Die Luftwirbel werden durch Luft aus tangentialen Luftdüsen erzeugt. Die von ihnen eingeschlossenen Kreisflächen bilden mit der Achse der Hauptströmungsrichtung in der Mischkammer einen rechten Winkel.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass kein Aufwand in Bezug auf das Rühren in Vorratsbehältern legend keine spezielle Pumptechnik für gekapselte Ware erforderlich ist. Diese kann auf schonende Weise in die Mischkammer eindosiert werden. Verklumpung, Aggregation sowie Aufschwimmen wie auch Absinken im Tagesbehälter von Latentwärmespeichern kann nicht auftreten. Zusätzlich ist durch die nachträgliche Zudosierung des Latentwärmespeichers in den Reaktionsstrahl die Gefahr der Schädigung der Pumpen, Mischköpfe und Düsen durch den Latentwärmespeicher nicht vorhanden.
Zur noch besseren Vernetzung des Latentwärmespeichers mit dem Schaumstoffrohmaterial ist es insbesondere bevorzugt, dass man den Latentwärmespeicher und das Schaumstoffrohmaterial verwendet, um tiefgezogene Folien zu hinterschäumen.
Eine weiterhin bevorzugte Verfahrensvariante ist dadurch gekennzeichnet, dass man in einer Form eine entsprechende Folie vorlegt, insbesondere in ein Werkzeug, und auf diese den Latentwärmespeicher enthaltenden Polyurethanschaumstoff aufträgt. Auf diesen trägt man dann ein weiteres Schaumstoffmaterial auf, welche keine Latentwärmespeicher enthält, bzw. einen geringeren Latentwärmespeicheranteil aufweist. Durch eine solche diskontinuierliche Auftragung verschiedener Schichten mit verschiedenen Latentwärmespeicheranteilen wird das Verfahren bedeutsam vereinfacht.
In weiteren Ausführungsform wird die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst durch die Verwendung der mit einem erfindungsgemäßen Polyurethanschaumstoff hinterschäumten Folie als Verkleidungsteil in Transportfahrzeugen. Erfindungsgemäß kann ein solches Bauteil auch zur Verkleidung oder zum Abtrennen in Wohnmobilen oder Wohnwagen eingesetzt werden. Weiterhin kann ein entsprechender Polyurethanschaum auch zum Verstärken von Sanitärgegenständen, wie beispielsweise Badewannen, eingesetzt werden. Eine besondere Ausführungsform der Erfindung besteht beispielsweise in einer besonderen Lagenfolge:
PUR/PUR + Latentwärmespeicher/PUR
Diese Ausführungsform ist insbesondere dann von Vorteil, wenn beispielsweise nicht gekapselte Wachse eingesetzt werden, die durch die äußeren PUR-Lagen gehindert werden, an die Oberfläche zu migrieren.
Die vorliegende Erfindung ist auch Vorteilhaft für die Herstellung von Isolationssprühschaum. Wenn beispielsweise der Schaum innenliegend in einem Raum eingesetzt wird und die Wachs-PUR-Schicht sich nahe der Oberfläche befindet, dann kann sie rasch überschüssige Wärme aufnehmen. Die Wärmeenergie muss nicht erst den isolierenden PUR- Schaum durchdringen. Umgekehrt, wenn die Raumtemperatur unter die Zieltemperatur fällt, ist die PUR-Schicht mit Latentwärmespeicher zum Raum gewandt und kann schnell die gespeicherte Wärmeenergie bereitstellen. Außerdem ist die PUR-Schicht mit Latentwärmespeicher selbst noch durch dahinter liegendes„ungefülltes" PUR isoliert, so dass wenig Wärme„in die falsche Richtung" abfließt.
Bei Weichformschäumen verhält es sich ähnlich. Wenn sich das Wachs nur in einer äußeren Lage sich befindet, wird die Mechanik des Schaums wenig beeinträchtigt. Zugleich garantiert die Nähe zur Wärmequelle (dem Menschen), dass die gewünschte Temperaturpufferung schnell erfolgt. Ausführunαsbeispiele:
In den Versuchen 1 bis 11 wurden verschiedene Latentwärmespeicher in Mengen von 5 und 10 Gew% bezogen auf das Polyurethan mit den Polyolkomponenten und dem Isocyanat im Becher vermischt, 10 sec gerührt. Tabelle 1 zeigt die jeweilige Zusammensetzung. Ein Thermofühler wurde so platziert, dass sein Messpunkt die Oberfläche einer PE-Platte berührte. Auf den Messpunkt des Thermofühlers wurde das flüssige Reaktionsgemisch gegossen. Die flüssige Reaktionsmischung wurde auf 2 mm Schichtdicke ausgestrichen. In Zeiten von 30 sec bis 180 sec, gemessen ab dem Vermischungszeitpunkt, wurde die Temperatur des Messfühlers bestimmt. Die Messergebnisse zeigt Tabelle 2.
Tabelle 1:
Polyole und Isocyanat sind in Gewichtsteilen angegeben
ho O
Figure imgf000021_0001
Beschreibung der Ausgangsstoffe:
Polvol 1 ; Ein handelsüblicher amingestarteter tetra-funktioneller PO- Polyether mit einer OH-Zahl von 630.
Polvol 2: Ein handelsüblicher tri-funktioneller EO-Polyether mit einer OH-Zahl von 255.
Isocyanat: Ein Isocyanat mit einem NCO-Gehalt von etwa 32 Gew%, hergestellt auf der Basis von 2-Kern-MDI und dessen höheren Homologen.
Latentwärmespeicher 1 : Ester von Montansäuren C24-C34, wie Licowax
KST von Firma Clariant
Latentwärmespeicher 2: Wachssäuregemisch C24-C34, wie Licowax NC
FL von Firma Clariant
Latentwärmespeicher 3: Ester von Montansäuren C24-C34, wie Licowax
EP von Firma Clariant
Latentwärmespeicher 4: Ester von Montansäuren C24-C34, wie Licowax
E FL von Firma Clariant
Tabelle 2:
K) κ>
Figure imgf000023_0001
Der Versuch 1 ist ein Vergleichsversuch. Die erfindungsgemäßen Versuche 2 bis 10 zeigen, dass je nach Wachstyp und eingesetzter Wachsmenge, die erreichte Spitzentemperatur des Reaktionsgemisches unterschiedlich ausfällt und gegenüber dem Standard deutlich gesenkt werden kann.
Der nicht erfindungsgemäße Versuch 11 zeigt den Temperaturverlauf auf der PE-Oberfläche, wenn auf eine erste PUR-Schicht eine zweite innerhalb von 30 sec aufgetragen wird. Das Material erreicht höhere Spitzentemperaturen als in Versuch 1. Der erfindungsgemäße Versuch 10 zeigt, dass der Einsatz des Latentspeichers nur in der unteren Schicht ausreicht, um den Temperaturverlauf gegenüber Versuch 11 zu senken. Der Versuch macht deutlich, dass es ausreicht nur die Kontaktfläche zu einem thermisch empfindlichen Material durch Latentwärmespeicher zu schützen. Vom thermisch relevanten Bereich weiter entfernte Bereiche können weniger oder keinen Latentwärmespeicher enthalten.

Claims

Patentansprüche
1. Polyurethanschaumstoff mit Latentwärmespeicher, wobei der Massen-Anteil an Latentwärmespeicher relativ zum Massen-Anteil der Polyurethanmatrix in einem definierten Volumenbereich größer ist als der Massen-Anteil dieses Latentwärmespeichers in einem von diesem Volumenbereich entfernt liegenden Volumenbereich.
2. Polyurethanschaumstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Latentwärmespeichers von einem Punkt im inneren Bereich in mindestens eine Richtung zur Oberfläche des Körpers kontinuierlich oder diskontinuierlich zunimmt.
3. Polyurethanschaumstoff nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens zwei voll- oder teilflächige Schichten gleicher oder verschiedener Schaumstoffzusammensetzungen umfasst, die sich wenigstens im Massen-Anteil des Latentwärmespeichers voneinander unterscheiden.
4. Polyurethanschaumstoff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens einen Latentwärmespeicher enthaltenden Oberflächenbereich und mindestens eine im Wesentlichen von Latentwärmespeicher freie Schicht umfasst.
5. Polyurethanschaumstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mit Latentwärmespeicher angereicherte Volumenbereich eine Schichtdicke von mindestens 0,1 mm aufweist.
6. Polyurethanschaumstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mit Latentwärmespeicher einen Fest/Flüssigübergang im Temperaturbereich von 0 bis 150 0C insbesondere 20 bis 90 0C, besonders im Temperaturbereich von 21 bis 700C aufweist.
7. Polyurethanschaumstoff gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mit Latentwärmespeicher natürliche und/oder synthetische Wachse umfasst.
8. Polyurethanschaumstoff nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Latentwärmespeicher in einer Kapsel, bevorzugt in einer duroplastischen Kapsel befindet.
9. Verfahren zur Herstellung eines Polyurethanschaumstoffs nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem man einen insbesondere gekapselten Latentwärmespeicher in ein Reaktionsgemisch aus Polyolkomponente und Isocyanatkomponente einträgt, das so erhaltene Gemisch insbesondere zum Hinterschäumen tiefgezogener Folien einsetzt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis V der Menge des eingetragenen Latentwärmespeichers zur Menge des Reaktionsgemisches innerhalb eines definierten Zeitintervalls konstant ist, jedoch verschieden ist von diesem Verhältnis in einem sich daran anschließenden zweiten Zeitintervall.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei man einen den Latentwärmespeicher enthaltenden Strahl in einen Reaktionsstrahl des Schaumstoffrohmaterials oder einen Reaktionsstrahl des
Schaumrohmaterials in einen den Latentwärmespeicher enthaltenden Strahl richtet.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass man den Latentwärmespeicher und das Schaumstoffrohmaterial in eine offene Werkzeugform sprüht.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass man in einer Form eine den Latentwärmespeicher enthaltene Schaumstoffschicht vorlegt und auf diese ein Schaumstoffrohmaterial mit geringerem oder keinem Anteil an Latentwärmespeicher aufträgt.
13. Verwendung eines Polyurethanschaumstoffs nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zum Hinterschäumen von Folien.
14. Verwendung einer tiefgezogenen Folie nach Anspruch 13 als Verkleidungsteil in Transportfahrzeugen.
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