Verfahren zur Hersteilung Polvesterurethanweichschaumstofi'en mit erhöhter Stauchhärte
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polyesterurethanweichschaumstoffen mit erhöhter Stauchhärte, sowie die daraus erhältlichen Polyesterurethanweichschaumstoffe.
Polyurethan(PU)-weichschaum Stoffe werden in einer Vielzahl von technischen Anwendungen in Industrie und im privaten Bereich eingesetzt, beispielsweise zur Geräuschdämmung, zur Herstellun von Matratzen, zur Polsterung von Möbeln, sowie in der Automobilindustrie.
Die Herstellung der Polyurethanweichschaumstoffe erfolgt üblicherweise durch Umsetzung von Di- und Polyisocyanaten mit Verbindungen, die mindestens zwei mit Isocyanatgruppen reaktive Wasserstoffatome enthalten, in Gegenwart von Treibmitteln und üblichen Hilfs- und Zusatzstoffen. Nach üblichen Methoden herstellbare Polyurethanweichschaumstoffe weisen jedoch niedrige Stauchhärten von max. ca. 6 kPa nach DIN EN ISO 3386- lauf. Forderungen nach höheren Stauchhärten waren bislang nicht erfüllbar.
WO 2005/097863- A offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Polyurethanschaumstoffen unter Verwendung vom Poiymerpolyolen in Mischung mit Verbindungen mit mindestens zwei mit Isocyanatgruppen reaktiven Wasserstoffatomen. Das Verfahren zielt auf die Herstellung speziell von Hartschaumstoffen ab.
Es bestand ein großer Bedarf Polyurethanweichschaumstoffe herzustellen, die eine erhöhte Stauchhärte aufweisen.
Diese Aufgabe wird überraschenderweise gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von Polyurethanweichschaumstoffen, erhältlich durch Reaktion von
Komponente A enthaltend
AI) 1 bis 60 Gew.-% einer Polymerpolyolkomponente umfassend mindestens ein Polynierpolyoi mit einer Hydroxyizahl von 10 bis 100 mg KOH/g, weiches als Füllstoff 5 bis 50 Gew.-% eines Polymers und als Basispolyol mindestens ein Polyetherpolyol und/oder mindestens ein Polyethercarbonatpolyol mit einem Anteil an Ethylenoxid von 30 bis 90 Gew.-% ,an Propyienoxid von 10 bis 70 Gew.-% und an Kohlendioxid von 0 bis 35 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge an Propyienoxid , Ethylenoxid
sowie Kohlendioxid im Polyetherpolyol bzw. Polyethercabonatpolyol bzw. in deren Mischungen, enthält,
und
A2) 40 bis 99 Gew.-% einer Polyesterpolyolkomponente umfassend mindestens ein
Polyesterpolyol mit einer Hydro xylzahl von 30 bis 90 mg KOH/g,
und gegebenenfalls
A3) ein oder mehrere gegenüber Isocyanaten reaktionsfähige Gruppen aufweisende Verbindungen, die sich von AI und A2 unterscheiden,
mit
B) Di und/oder Polyisocyanaten,
C) Wassel-,
D) gegebenenfalls physikalischen Treibmitteln
E) gegebenenfalls Hilfs- und Zusatzstoffen, wie z.B.
a) Katalysatoren,
b) oberflächenaktive Zusatzstoffen,
c) ein oder mehrere Additiven ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Reaktionsverzögerem, Zellreglern, Pigmenten, Farbstoffen, Flammschutzmitteln, Weichmachern, fungistatisch und bakteriostatisch wirkenden Substanzen, Füllstoffen und Trennmitteln.
Beschreibung der Komponente A:
Komponente A enthält 1 bis 60 Gew.-% Komponente AI und 40 bis 99 Gew.-% Komponente A2, bevorzugt 5 bis 50 Gew.-% Komponente AI und 50 bis 95 Gew.-% Komponente A2 , besonders bevorzugt 10 bis 40 Gew.-% Komponente AI und 60 bis 90 Gew.-% Komponente A2.
Beschreibung der Komponente AI :
Unter Polymerpolyolen werden Polyole verstanden, die Anteile von durch radikaiische Polymerisation geeigneter Monomere in einem Basispolyol erzeugten festen Polymeren enthalten.
Die als Basispolyol verwendeten Poiyetherpolyole und Polyethercarbonatpolyole haben eine Hydroxylzahl gemäß DIN 53240 von > 20 mg KOH/g bis < 250 mg KOH/g, vorzugsweise von > 20 bis < 1 12 mg KOH/g und besonders bevorzugt > 20 mg KOH/g bis < 80 mg KOH/g und einen Anteil an Ethylenoxid von 30 bis 90 Gew.-% und an Propylenoxid von 10 bis 70 Gew.-% sowie von 0 bis 35 Gew.-% an Kohlendioxid, bevorzugt von 40 bis 80 Gew.-% an Ethylenoxid
und von 20 bis 60 Gew.-% an Propvlenoxid sowie von 0 bis 30 Gew.-% an Kohlendioxid und besonders bevorzugt von 35 bis 75 Gew.-% an Ethylenoxid und von 25 bis 40 Gew.-% an Propvlenoxid sowie von 0 bis 25 Gew.-% an Kohlendioxid, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge an Propylenoxid und Ethylenoxid sowie Kohlendioxid im Poiyetherpolyoi bzw. Polyethercarbonatpolyol bzw. in deren Mischungen.
Die Hersteilung der Polyetherpolyoie kann durch katalytische Addition von Ethylenoxid und Propylenoxid und gegebenenfalls von einem oder mehreren weiteren Aikylenoxiden an eine oder mehrere H -funktionelle Starterverbindungen erfolgen. Die erfindungsgemäß zu verwenden en Polyethercarbonatpolyol e können z.B. durch katalytische Umsetzung von Ethylenoxid und Propylenoxid, ggf. weiteren Aikylenoxiden, und Kohlendioxid in Anwesenheit von H-funktioneilen Starter Substanzen erhalten werden (siehe z.B. EP-A 2046861).
Für beide Verbindungsgruppen gelten unabhängig voneinander die folgenden beiden Abschnitte:
Als weitere Alkylenoxide (Epoxide) können Alkylenoxide mit 2 bis 24 Kohlenstoffatomen eingesetzt werden. Bei den Aikylenoxiden mit 2 bis 24 Kohlenstoffatomen handelt es sich beispielsweise um eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 1 -Butenoxid. 2,3-Butenoxid, 2- M etil yl - 1 ,2-propenox id (Isobutenoxid), 1 -Pentenoxid, 2,3-Pentenoxid, 2 -Methyl- 1 ,2-butenoxid, 3 -Methyl- 1 ,2-butenoxid, 1 -Hexenoxid. 2, 3 -Hexenoxid, 3,4-Hexenoxid, 2 -Methyl- 1 ,2-pentenoxid, 4-M ethyl- 1 ,2-pentenoxid. 2-Ethyl- 1 ,2-butenoxid, 1-Heptenoxid, 1-Octenoxid, 1-Nonenoxid, 1 -Decenoxid, 1 -Undecenoxid, 1-Dodecenoxid, 4-Methyl- 1 ,2-pentenoxid, Butadienmonoxid, Isoprenmonoxid, Cyclopentenoxid, Cyclohexenoxid, Cycloheptenoxid, Cyclooctenoxid, Styroloxid, Methylstyroloxid, Pinenoxid, ein- oder mehrfach epoxidierte Fette als Mono-, Di- und Triglyceride, epoxidierte Fettsäuren, Ci-C24-Ester von epoxidierten Fettsäuren, Epichlorhydrin, Glycidol, und Derivate des Glycidols, wie beispielsweise Methylglycidylether, Ethylglycidylether, 2-Ethylhexylglycidylether, Allylglycidylether, Glycidylmethacrylat sowie epoxidfunktionelle Alkyoxysilane, wie beispielsweise 3-Glycidyloxypropyltrimethoxysilan, 3 -Glycidyioxypropyltriethoxysilan, 3 -Glycidyloxypropyltripropoxysilan, 3 -Glycidyloxypropyl- methyl-dimethoxysilan, 3 -Glycidyloxypropylethyldiethoxysilan, 3 -Glycidyloxy- propyltrlisopropoxysilan. Vorzugsweise wird als weiteres Alkylenoxid 1,2 Butylenoxid eingesetzt. Die Alkylenoxide können dem Reaktionsgemisch einzeln, im Gemisch oder nacheinander zugeführt werden. Es kann sich um statistische oder um Block-Copolymere handeln. Werden die Alkylenoxide nacheinander dosiert, so enthalten die hergestellten Produkte (Polyether(carbonat)poiyole) Polyetherketten mit Blockstrukturen.
Die H- funktionellen Starterverbindungen weisen Funktionalitäten von > 2 bis < 6, bevorzugt > 2 bis < 4 auf und sind vorzugsweise hydroxyfunktionell (OH-funktionell ). Beispiele für hydroxyfunktionelle Starterverbindungen sind Propylenglykol, Ethyienglykol, Diethylenglykol, Dipropylenglykol. 1 ,2-Butandiol, 1 ,3-Butandiol, 1 ,4-Butandiol, Hexandiol, Pentandiol, 3-Methyl- 1 ,5-penianiliol. 1 , 12-Dodecandiol, Glycerin, Trimethyloipropan, Triethanolamin, Pentaerythrit, Sorbitol, Saccharose, Hydrochinon, Brenzcatechin, Resorcin, Bisphenol F, Bisphenol A, 1,3,5 -Trihy droxyb enzol, methylolgruppenhaltige Kondensate aus Formaldehyd und Phenol oder Melamin oder Harnstoff. Vorzugsweise wird als Starterverbindung 1 .2- Propylenglykol und /oder Glycerin und/oder Trimethyloipropan und /oder Sorbitol eingesetzt.
Die Polymerpoiyole werden durch radikalische Polymerisation olefmisch ungesättigter Monomere oder Mischungen olefmisch ungesättigter Monomere in den beschriebenen Polyetherpolyolen erhalten. Beispiele für derartige Monomere sind Butadien, Styrol, a- Methylstyrol, Methylstyrol, Ethylstyrol, Acrylnitril, Methacrylnitril, Methylmethacrylat, Acrylsäureester. Bevorzugt werden Styrol und/oder Acrylnitril verwendet. Besonders bevorzugt Styrol und Acrylnitril. Bei der Verwendung von Styrol und Acrylnitril ist das Verhältnis dieser beiden Monomeren vorzugsweise 20:80 bis 80:20, insbesondere 70:30 bis 30:70 Gewichtsteile. Die Initiierung der radikalischen Polymerisation erfolgt mit üblichen radikalbildenden Initiatoren. Beispiele für derartige Initiatoren sind organische Peroxide wie Benzoylperoxid, tert. -Butyloctoat, Didesanoylperoxid; Azoverbindungen wie Azoisobutyronitril oder 2,2'-Azobis(2-methylbutyronitril). Der Füllstoffanteil des Polymers beträgt 5 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt 20 bis 35 Gew.-% (bezogen auf die Masse an Polymerpolyol).
Das Polymerpolyol weist eine Hydroxylzahl gemäß DIN 53240 von 10 bis 100 mg KOH/g, vorzugsweise von > 15 bis < 80 mg KOH/g und besonders bevorzugt > 20 mg KOH/g bis < 60 mg KOH/g auf.
Beschreibung der Komponente A2:
Die erfindungsgemäß eingesetzten Polyesterpolyole sind erhältlich durch Polykondensation von einer oder mehreren Di carbonsäuren A2.1 und mindestens einem zwei- und/ oder mehrwertigen aliphatischen Alkoholen A2.2 , wobei die Polykondensation zumindest teilweise in Gegenwart eines Katalysators durchgeführt werden kann.
Vorzugsweise enthält Komponente A2 einen Polyester, der zu mindestens 95 Gew.-% ein aliphatischer Polyester ist und dessen Aikoholkomponente A2.2 zu wenigstens 90 Gew.-% aus der Gruppe bestehend aus Ethylengiykol, Diethylenglykol und/oder Trimethylolpropan ausgewählt ist.
Die eingesetzten Polyesterpolyole A2 weisen eine Säurezahi von weniger als 5 mg KOH/'g, bevorzugt von weniger als 4 mg KOH g auf. Dies kann dadurch erreicht werden, indem die Polykondensation beendet wird, wenn die Säurezahi des erhaltenen Reaktionsproduktes weniger als 5 mg KOH g, bevorzugt weniger als 4 mg KOH g beträgt. Die eingesetzten Polyesterpolyole A2 weisen eine Hydroxylzahl von 40 mg KOH g bis 85 mg KOH g. bevorzugt von 45 bis 75 mg KOH g und eine Funktionalität von 2 bis 6, bevorzugt von 2 bis 3, besonders bevorzugt von 2,2 bis 2,8 auf.
Funktionalität d. Polyesterkomponente = Anzahl der OH-Endgruppen /' Anzahl der Moleküle (II)
Die Anzahl der Moleküle erhält man, indem man von der Summe der Mole aller Einsatzstoffe die Mole an gebildeten Estergruppen abzieht. Im Fall, dass nur Polycarbonsäuren eingesetzt werden, entspricht die Molzahl an gebildeten Estergruppen der Molzahl an entstandenem Reaktionswasser. Bei Carbonsäureanhydriden entsteht entsprechend weniger Wasser, beim Einsatz von niedermolekularen Alkylestem entsteht an Steile des Wassers niedermolekularer Alkohol.
Die Anzahl der OH-Endgruppen erhält man, indem man von den Molen an eingesetzten OH- nippen die Mole an in Estergruppen überführte Carboxylgruppen abzieht.
Komponente A2.1 umfasst organische Dicarbonsäuren mit 2 bis 12, bevorzugt 2 bis 10 Kohlenstoffatomen zwischen den Carboxylgruppen. Geeignete Dicarbonsäuren sind beispielsweise Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Korksäure. Azelainsäure, Sebacinsäure, Undeacandisäure, Dodecandisäure, Tridecandisäure und/oder Tetradeacandisäure oder ihrer Anhydride und/oder ihre niedermolekularen Dialkylester. Bevorzugt sind Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Korksäure, Azelainsäure und/oder Sebacinsäure, besonders bevorzugt Bernsteinsäure, Adipinsäure, Azelainsäure und Sebacinsäure. In der Komponente A2.1 kann eine oder mehrere Dicarbonsäuren enthalten sein, die nach einem fermentativen Verfahren herstellt wird oder einen biologischen Ursprung aufweist.
Zusätzlich zu den genannten aliphatischen Dicarbonsäuren kann eine Menge von bis zu 10 Gew.-% bezogen auf A2.1. an aromatischer Dicarbonsäure, wie beispielsweise Phthalsäure, Phthalsäureanhydrid, Isophthalsäure, Terephthalsäure und/oder deren Diaikylester verwendet werden.
Komponente A2.2 umfasst zwei- und/oder mehrwertige aliphatische Alkohole und/oder Poiyetheralkohole mit einer Molekülmasse von > 62 g/mol bis < 400 g'mol. Hierzu zählen beispielsweise 1 ,4-Dihydroxycyclohexan, 1 ,2-Propandiol. 1,3-Propandiol, 2-Methylpropandiol- 1,3, 1,5-Pentandiol, 1 ,6-Hexandiol, 1,8-Octandiol, Neopentylglykol, Ethylenglyol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Tetraethylenglykol, Dipropylengiykol, Tripropylengiykoi, Dibutylenglykoi, Tripropylengiykoi, Glycerin, Pentaerythrit und/oder Trimethylolpropan. Bevorzugt sind hierbei Neopentylglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Trimethylolpropan und/oder Glycerin, besonders bevorzugt Ethyienglykol, Diethylenglkol und/Oder Trimethylolpropan.
Die genannten Alkohole weisen Siedepunkte auf, bei denen ein Austragen zusammen mit Reaktionswasser vermieden werden kann und neigen bei den üblichen Reaktionstemperaturen auch nicht zu unerwünschten Nebenreaktionen.
Die Polyesterkondensation kann mit oder ohne geeignete Katalysatoren ausgeführt werden, die dem Fachmann bekannt sind.
Die Esterkondensationsreaktion kann bei verringertem Druck und erhöhter Temperatur bei gleichzeitigem destillativen Entfernen des bei der Kondensationsreaktion entstehenden Wassers, bzw. niedermolekularen Alkohols durchgeführt werden. Ebenso kann sie nach dem Azeotrop- Verfahren in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels wie Toluol als Schleppmittel oder nach dem Trägergas -Verfahren, also durch Austreiben des entstehenden Wassers mit einem inerten Gas wie Stickstoff oder Kohlendioxid erfolgen.
Die Reaktionstemperatur bei der Polykondensation beträgt bevorzugt > 150 °C bis < 250 °C. Die Temperatur kann auch in einem Bereich von > 180 °C bis < 230 °C liegen.
Zusätzlich zu Komponente AI und A2 kann Komponente A weitere gegenüber Isocyanaten reaktionsfähige ruppen aufweisende Verbindungen A3 enthalten. Dabei handelt es sich um Verbindungen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanaten reaktionsfähigen Wasserstoffatomen und einem Molekulargewicht von 32 bis 399 eingesetzt. Hierunter sind Hydroxylgruppen und/oder Aminogruppen und/oder Thiolgruppen und/oder Carboxylgruppen aufweisende
Verbindungen zu verstehen, vorzugsweise Hydroxylgruppen und/oder Aminogruppen aufweisende Verbindungen, die als Kettenverlängerungsmittel oder Vernetzungsmittel dienen. Diese Verbindungen weisen in der Regel 2 bis 8, vorzugsweise 2 bis 4. gegenüber Isocyanaten reaktionsfähige Wasserstoffatome auf. Beispielsweise können Ethanolamin, Diethanolamin, Triethanolamin, Sorbit und/oder Glycerin eingesetzt werden. Weitere Beispiele werden in EP-A 0 007 502, Seiten 16 - 17, beschrieben.
Beschreibung der Komponente B
Als Komponente B werden aliphatische, cycloaliphatische, araliphatische, aromatische und heterocyclische Polyisocyanate eingesetzt, wie sie z.B. von W. Siefken in Justus Liebigs Annalen der Chemie, 562. Seiten 75 bis 136, beschrieben werden, beispielsweise solche der Formel (I)
Q(NCO)n (I) in der
n = 2 - 4, vorzugsweise 2 -3,
und
Q einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 2 - 18, vorzugsweise 6 - 10 C-Atomen, einen cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 4 - 15, vorzugsweise 6 - 13 C-Atomen oder einen araliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 8 - 15, vorzugsweise 8 - 13 C-Atomen bedeuten.
Beispielsweise handelt es sich um solche Polyisocyanate, wie sie in der EP-A 0 007 502, Seiten 7 - 8, beschrieben werden. Besonders bevorzugt werden in der Regel die technisch leicht zugänglichen Polyisocyanate, z.B. das 2,4- und 2,6-Toluylendiisocyanat, sowie beliebige Gemische dieser Isomeren („TDI"); Polyphenylpolymethylenpolyisocyanate, wie sie durch Anilin-Formaldehyd-Kondensation und anschließende Phosgen ierung hergestellt werden ("rohes MDI") und Carbodiimidgruppen, Urethangruppen, Allophanatgruppen, Isocyanuratgruppen, Hamstoffgruppen oder Biuretgruppen aufweisenden Polyisocanate ("modifizierte Polyisocyanate"), insbesondere solche modifizierten Polyisocyanate, die sich vom 2,4- und/oder 2,6-Toluylendiisocyanat bzw. vom 4,4'- und/oder 2,4'-Diphenylmethandiisocyanat ableiten. Vorzugsweise wird als Komponente B mindestens eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 2,4- und 2,6-Toluylendiisocyanat, 4,4'- und 2,4'- und 2,2'-Diphenyimethandiisocyanat und Polyphenylpolymethylenpolyisocyanat („Mehrkem-MDI") eingesetzt. Die Kennzahl (Isocyanat Index) gibt das Verhältnis der tatsächlich eingesetzten Isocyanat- Menge zur stöchiometrischen, d.h. berechneten Isocyanat-Gruppen (NCO)-Menge an:
Kennzahl = [(Isocyanat-Menge eingesetzt) : (Isocyanat-Menge berechnet)] * 100 (II)
Die Herstellung der erfindungsgemäßen P olyur ethans chaumsto ffe in erfolgt bei einer Kennzahl von 75 bis 120, vorzugsweise von 85 bis 1 15.
Beschreibung der Komponente D
Als physikalische Treibmittel werden beispielsweise Kohlendioxid und/oder leicht flüchtige organische Substanzen, wie z.B. Dichlormethan, eingesetzt.
Beschreibung der Komponente E
Als Komponente E werden gegebenenfalls H i l fs- und Zusatzstoffe verwendet wie
a) Katalysatoren (Aktivatoren),
b) oberflächenaktive Zusatzstoffe (Tenside), wie Emulgatoren und Schaumstabilisatoren, c) ein oder mehrere Additive ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus wie Reaktionsverzögerer (z.B. sauer reagierende Stoffe wie Salzsäure oder organische Säurehalogenide), Zeilregler (wie beispielsweise Paraffine oder Fettalkohole oder Dimethylpolysiloxane), Pigmente, Farbstoffe, Flammschutzmittel (wie beispielsweise Trikresylphosphat), Stabilisatoren gegen Alterungs- und Witterungseinflüsse,
Weichmacher, fungistatisch und bakteriostatisch wirkende Substanzen, Füllstoffe (wie beispielsweise Bariumsulfat, Kieselgur, Ruß- oder S chlämmkr eide) und Trennmittel.
Diese gegebenenfalls mitzuverwendenden Hilfs- und Zusatzstoffe werden beispielsweise in der EP-A 0 000 389, Seiten 18 - 21 , beschrieben. Weitere Beispiele von gegebenenfalls erfindungsgemäß mitzuverwendenden H il s- und Zusatzstoffe sowie Einzelheiten über Verwendungs- und Wirkungsweise dieser H ilfs- und Zusatzstoffe sind im Kunststoff- Handbuch. Band VI I, herausgegeben von ( i . Oertei, Carl-Hanser- Verlag, München, 3. Auflage, 1993, z.B. auf den Seiten 104-127 beschrieben.
Als Katalysatoren werden bevorzugt eingesetzt: aliphatische tertiäre Amine (beispielsweise Trimethylamin, T etramethy lbutandiamin, 3-Dimethylaminopropylamin, N,N-Bis(3-dimethyl- aminopropyl)-N-isopropanolamin), cycloaliphatische tertiäre Amine (beispielsweise 1 ,4-Diaza(2,2,2)bicyclooctan), aliphatische Aminoether (beispielsweise Bisdimethylaminoethylether, 2-(2-Dimethylaminoethoxy)ethanol und N,N, N-Tri methy 1 -N- hydroxyethyl-bisaminoethylether), cycloaliphatische Aminoether (beispielsweise
Ν-ΕίπνΜοφηοίϊη), aliphatische Amidme, cycloaliphatische Amidme, Harnstoff und Derivate des Harnstoffs (wie beispielsweise Aminoalk lharnsto ffe , siehe zum Beispiel EP-A 0 176 013, insbesondere (3 -Dimethy 1 aminopropylamin) -harnsto ff) . Als Katalysatoren können auch Zinn(II)-Salze von Carbonsäuren eingesetzt werden, wobei vorzugsweise die jeweils zugrundeliegende Carbonsäure von 2 bis 20 Kohlenstoffatome aufweist. Besonders bevorzugt sind das Zinn(II)-Salz der 2-Ethylhexansäure (d.h. Zinn(II)-(2- ethylhexanoat)), das Zinn(II)-Salz der 2-Butyloctansäure, das Zinn(II)-Salz der 2- Hexyldecansäure, das Zinn(II)-Salz der Neodecansäure, das Zinn(II)-Salz der Ölsäure, das Zinn(II)-Salz der Ricinoisäure und Zinn(II)laurat. Es können auuch Zinn(IV)-Verbindungen, wie z.B. Dibutyizinnoxid, Dibutylzinndichlorid, Dibutyizinndiacetat, Dibutylzinndilaurat, Dibutyizinnmaleat oder Dioctylzinndiacetat als Katalysatoren eingesetzt werden. Selbstverständlich können alle genannten Katalysatoren auch als Gemische eingesetzt werden.
Durchführung des Verfahrens zur Herstellung von Polyurethanschaumstoffen
Die Herstellung von Schaumstoffen auf Isocyanatbasis ist an sich bekannt und z.B. in DE-A 1 694 142, DE-A 1 694 2 1 5 und DE-A 1 720 768 sowie im Kunststoff-Handbuch Band VII, Polyurethane, herausgegeben von Vieweg und Höchtlein, Carl Hanser Verlag München 1966, sowie in der Neuauflage dieses Buches, herausgegeben von ( i. Oertel, Carl Hanser Verlag München, Wien 1993, beschrieben.
Die Polyurethanschaumstoffe können nach verschiedenen Verfahren der Blockschaumstoffherstellung oder aber in Formen hergestellt werden. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Reaktionskomponenten nach dem an sich bekannten Einstufenverfahren, dem Prepolymerverfahren oder dem Semiprepolymerv erfahren zur Umsetzung gebracht, wobei man sich vorzugsweise maschineller Einrichtungen bedient wie sie in US 2 764 565 beschrieben werden. Bei der Schaumstoffherstellung kann erfindungsgemäß die Verschäumung auch in geschlossenen Formen durchgeführt werden. Dabei wird das Reaktionsgemisch in eine Form eingetragen. Als Formmaterial kommt Metall, z.B. Aluminium, oder Kunststoff, z.B. Epoxidharz in Frage. In der Form schäumt das schaumfähige Reaktionsgemisch auf und bildet den Formkörper. Die Formverschäumung kann dabei so durchgeführt werden, dass das Formteil an seiner Oberfläche Zellstruktur aufweist. Sie kann aber auch so durchgeführt werden, dass das Formteil eine kompakte Haut und einen /eil igen Kern aufweist. Erfindungsgemäß kann man in
diesem Zusammenhang so vorgehen, dass man in die Form so viel schaumfähiges Reaktionsgemisch einträgt, daß der gebildete Schaumstoff die Form gerade ausfüllt. Man kann aber auch so arbeiten, dass man mehr schaumfähiges Reaktionsgemisch in die Form einträgt, als zur Ausfüllung des Forminneren mit Schaumstoff notwendig ist. Im letztgenannten Fall wird somit unter sog.„overcharging" gearbeitet; eine derartige Verfahrensweise ist z. B. aus US 3 178 490 und US 3 182 104 bekannt.
Bei der Formverschäumung werden vielfach an sich bekannte „äußere Trennmittel" wie Siliconöle mitverwendet. Man kann aber auch sogenannte„innere Trennmittel", verwenden, gegebenenfalls im Gemisch mit äußeren Trennmitteln, wie dies beispielsweise aus DE-OS 21 21 670 und DE-OS 23 07 589 hervorgeht.
Die Polyurethanschaumstoffe werden vorzugsweise durch kontinuierliche Verschäumung in Blöcken hergestellt.
Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren angewandt zur Herstellung von Polyurethanweichschaumstoffen mit einer Rohdichte (auch als Raumgewicht bezeichnet) von 18 kg m~3 bis 80 kg m~3, besonders bevorzugt von 20 kg in 3 bis 70 kg m"3. Die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen P olyurethanweichs chaumsto ffe sind ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Beispiele
Polyol AI : Polymerpolyol mit 31 % Füllstoff, hergestellt durch in-situ -Polymerisation von Styrol und Acrylnitril (Verhältnis 40:60) in einem Polyetherpolyol mit Molmasse 2000, berechneter Funktionalität 2,0 und einem Verhältnis von Ethylenoxid und Propylenoxid von 50/50. Das so erhaltene Polymerpolyol wies eine Hydroxylzahl 38 mg KOH/g und eine Viskosität 4625 mPa.s bei 25 °C auf.
Polyol A2: Polyesterpolyol auf Basis Trimethylolpropan, Diethylenglykol und Adipinsäure mit Hydroxylzahl 60 mg KOH/g, erhältlich als Desmophen® 2200 B (Bayer MaterialScience AG, Leverkusen)
A5-1 (Stabilisator): Siloxan-basierter Schaumstabilisator Tegostab® B 8324, (Evonik
Goldschmidt GmbH, Essen)
A5-2 (Stabilisator): Siloxan-basierter Schaumstabiiisator Tegostab® B 8301, (Evonik
Goldschmidt GmbH, Essen)
Isocyanat B-l : Gemisch aus 80 Gew.-% 2,4- und 20 Gew.-% 2,6-Toluylendiisocyanat, erhältlich unter dem Namen Desmodur® T 80, (Bayer MaterialScience AG, Leverkusen)
A5-3 (Katalysator): Niax ® A 30, Aminkatalysator, (Momentive Performance Materials GmbH, Leverkusen) A5-4 (Katalysator): Addocat ® 1 17, Aminkatalysator, (Rhein Chemie Rheinau mbH.
Mannheim)
Die Viskosität wurde gemäß DI 53019 bei einer Scherrate von 5 s'1 bestimmt.
Die Hydroxylzahl wurde gemäß DIN 53240 bestimmt.
Es wurden Polyurethanschäume gemäß den in der nachfolgenden Tabelle angegebenen Rezepturen hergestellt.
Aufgeführt sind die Anteile der Komponenten in Gewichts-Teilen.
Die Rohdichte und Stauchhärte wurden gemäß DIN EN I SO 3386-1 bestimmt.
Tabelle 1: Polyurethan- Weichschaumstoffe
Die Beispiele 1 und 2 sind erfindungsgemäße Beispiele, die Beispiele 3 und 4 sind Vergleichsbeispiele. Die Ergebnisse belegen, dass bei erfindungsgemäßer Verwendung der Polymerpoiyolen vom Typ AI und ansonsten identischer Rezeptur bei gleichem NCO-index Schaumstoffe mit erhöhter Stauchhärte erhalten werden im Vergleich zum Schaumstoff gemäß Beispiel 3. Beispiel 4 belegt, dass die Verwendung eines übermäßigen Anteils an Polymerpolyols vom Typ AI nicht zur Herstellung von Schaumstoffen geeignet ist.