DD297829A5 - Verfahren zur herstellung von elastischen und offenzelligen polyurethan-weichformschaumstoffen - Google Patents

Abstract

Elastische offenzellige Polyurethan-Weichformschaumstoffe werden durch Umsetzung von a) Polyisocyanaten mit b) mindestens zwei gegenüber Isocyanaten aktive Wasserstoffatome aufweisenden Polyethern auf Basis von Propylenoxid oder Propylenoxid/Ethylenoxi d-Gemischen vom Molekulargewicht 400 bis 10 000, die zusätzlich von 1 bis 50 Gew.-% (bezogen auf b) eines mindestens zwei Hydroxylgruppen aufweisenden Polyesters mit einem Molekulargewicht von 500 bis 5000 und/oder von 0 bis 40 Gew.-% (bezogen auf b) Polyethylenalykolen mit einem Molekulargewicht von 100 bis 20000 enthalten, in Gegenwart von c) Wasser und gegebenenfalls organischen Treibmitteln und gegebenenfalls in Gegenwart von d) Katalysatoren sowie von e) Verbindungen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanaten reaktionsfähigen Wasserstoffatomen mit einem Molekulargewicht von 32 bis 399 und f) an sich bekannten oberflächenaktiven und flammhemmenden Zusatzstoffen und weiteren an sich bekannten Hilfsmitteln, hergestellt

Description

Heißhärtende Polyurethan-Weichformschaumstoffe finden bekanntlich eine sehr verbreitete Anwendung und werden u.a. im Automobilbereich genutzt. Die Anwendung der Weichformschaumstoffe als Sitz-, Lehnen- oder Kopfpolster wird weitestgshend durch die jeweilige Härte bestimmt. Dementsprechend werden für einige Anwendungsbereiche sehr geringe Härten spezifiziert.

Die geringen Härten waren bislang im Heißformschaum nur unter Mitverwendung von zusätzlichen physikalischen Treibmitteln (z.B. FCKWs) möglich. Im Zuge umweltpolitischer Diskussionen wird dringend nach Möglichkeiten gesucht, weiche Schaumqualitäten ohne Mitverwendung von FCKWs zu produzieren.

Überraschend wurde nun gefunden, daß bei Verwendung spezieller Abmischungen von Polyethern mit Polyestern und/oder Polyethylenglykolen sehr weiche Schaumstoffe ohne FCKWs hergestellt werden können.

Zwar ist der Gebrauch von z. B. Polyestern zur Herstellung von Weichblockschaumstoffen bekannt, doch eine spezielle Abmischung mit oder ohne Polyethylenglykolen in Polyethern bislang nicht.

Im erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem die Schaumstoffherstellung in geschlossenen Formen erfolgt, bewirkt obige Kombination eine Reduzierung der Stauchhärte auf z. B. 2,2 kPa bei 40% Kompression (Rohdichte 35 kg/m²).

Ein weiteres Kennzeichen des Verfahrens ist eine deutliche Erweiterung des Kennzahlspielraumes. Für eine Herstellung von Heißformschaumstoffen war bisher aus Qualitätsgründen eine Kennzahl außerhalb des Bereiches lOO ± 5 prohibitiv.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Herstellung von einwandfreien Heißformschaumstoffen in einem Kennzahlbereich von 85 bis 115. Dies kann bei der Herstellung von Schaumstoffen mit Bereichen unterschiedlicher Härte von großem Vorteil sein.

Die Verschäumung erfolgt nach üblichen Weichformschaumrezepturen mit Polyisocyanaten, vorzugsweise Toluylendiisocyanat, besonders bevorzugt TDI80.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von elastischen und offenzelligen Polyurethan-Weichformschaumstofftsn durch Umsetzung von

a) Polyisocyanaten mit

b) mindestens zwei gegenüber Isocyanaten aktive Wasserstoffatome aufweisenden Polyethern auf Basis von Propylenoxid oder Propylenoxid/Ethylenoxid-Gemischen vom Molekulargewicht 400 bis 10000 in Gegenwart von

c) Wasser und gegebenenfalls organischen Treibmitteln und gegebenenfalls in Gegenwart von

d) Katalysatoren sowie von

e) Verbindungen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanaten reaktionsfähigen Wasserstoffatomen mit einem Molekulargewicht von 32 bis 399 und

f) an sich bekannten oberflächenaktiven und flammhemmenden Zusatzstoffen und weiteren an sich bekannten Hilfsmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente b) neben den Polyetherpolyolen zusätzlich von 1 bis 50Gew.-% (bezogen auf b)) eines mindestens zwei Hydroxylgruppen aufweisenden Polyesters mit einem Molekulargewicht von 500 bis 5000, vorzugsweise von 1500 bis 3000, und/oder von 0 bis zu 40Gew.-% (bezogen auf b)) Polyethylenglykole mit einem Molekulargewicht von 100 bis 20000, vorzugsweise von 500 bis 2000, enthält.

Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden verwendet:

1. Als Ausgangskomponenten aliphatische, cycloaliphatische, araliphatische, aromatische und heterocyclisch Polyisocyanate, wie sie z. B. von W. Siefken in Justus Liebigs Annalen der Chemie, 362, Seiten 75 bis 136, beschrieben werden beispielsweise solche der Formel

Q(NCO)_n

in der

η = 2 bis 5, vorzugsweise 2 bis 3 und

Q = einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 2 bis 18, vorzugsweise 6 bis IOC-Atomen, einen cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 4 bis 15, vorzugsweise 5 bis 10C-Atomen, einen aromatischen Kohlenwasserstoffrest mit 6 bis 15, vorzugsweise 6 bis 13C-Atomen bedeuten, z.B. solche Polyisocyanate, wie sie in der DE-OS 2832253, Seiten 10 bis 11, 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").

2. Ausgangskomponenten sind ferner mindestens zwei aktive Wasserstoffatome, vorzugsweise Hydroxylgruppen, aufweisende Polyether auf Basis von Propylenoxid oder Propylenoxid/Ethylenoxid-Gemischen mit einem Molekulargewicht in der Flegel von 400 bis 10000. Diese Polyether können anteilig noch andere Alkylenoxidreste enthalten und weisen in der Regel eine Funktionalität über 2 auf. Erfindungsgemäß handelt es sich hierbei um übliche, höhermolekulare Polyether. Zusätzlich enthalten diese Polyether 1 bis 50Gew.-% eines mindestens zwei Hydroxylgruppen aufweisenden Polyesters mit einem Molekulargewicht von 500 bis 5000, vorzugsweise von 1500 bis 3000, und/oder von 0 bis 40Gew.-% Polyethylenglykole mit einem Molekulargewicht von 100 bis 20000, vorzugsweise 500 bis 2000. Diese Polyethylenglykole haben vorzugsweise eine Funktionalität von höchstens 2.

3. Gegebenenfalls kommen als Ausgangskomponenten Verbindungen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanaten reaktionsfähigen Wasserstoffatomen und einem Molekulargewicht von 32 bis 399 in Frage. Man versteht hierunter Hydroxylgruppen und/oder Aminogruppen und/oder Thiolgruppen und/oder Thiolgruppen und/oder Carboxylgruppen aufweisende Verbindungen, 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. Beispiele hierfür werden in der DE-OS 2832253, Seiten 19-20 beschrieben.

4. Als Treibmittel wird vorzugsweise Wasser, gegebenenfalls zusammen mit organischen Treibmitteln, verwendet.

5. Gegebenenfalls werden Hilfs- und Zusatzmittel mitverwendet, wie

a) oberflächenaktive Zusatzstoffe wie Emulgatoren und Schaumstabilisatoren,

b) Katalysatoren, wie sie an sich bekannt sind, vorzugsweise organische Sn(II)- und/oder Sn(IV)-Verbindungen, insbesondere Sn(ll)-Salze höherer Carbonsäuren,

c) Reaktionsverzögerer, Zellregler der an sich bekannten Art wie Paraffine oder Fettalkohole oder Dimethylpolysiloxane sowie Pigmente oder Farbstoffe und Flammschutzmittel der an sich bekannten Art, z. B. Tris-chlorethylphosphat, Trikresylphosphat, ferner Stabilisatoren gegen Alterungs- und Witterungseinflüsso, Weichmacher und fungistatisch und bakteriostatisch wirkende Substanzen sowie Füllstoffe wie Bariumsulfat, Kieselgur, Ruß- oder Schlämmkreide.

Weitere Beispiele von gegebenenfalls erfindungsgemäß mitzuverwendenden oberflächenaktiven 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 1966, z.B. auf den Seiten 103 bis 113, beschrieben.

Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens:

Die Reaktionskomponenten werden erfindungsgemäß nach dem an sich bekannten Einstufenverfahren, dem Prepolymerverfahren oder dem Semiprepolymerverfahren zur Umsetzung gebracht, wobei man sich oft maschineller Einrichtungen bedient, z.B. solcher, die in der US-PS 2764565 beschrieben werden. Diese Umsetzung erfolgt in geschlossenen Formen. Einzelheiten übei Verarbeitungseinrichtunyan, die auch erfindungsgemäß in Frage kommen, werden im Kunststoff-Handbuch, Band VII, herausgegeben von Vieweg und Höchtlen, Carl-Hanser-Verlag, München 1966, z.B. auf den Seiten 121 bis 205 beschrieben.

Die nach der Erfindung erhältlichen Weichformschaumstoffe finden z. B. als Sitz-, Lehnen- oder Kopf-Polstermaterial Anwendung.

Ausführungsbeispiele

Polyether A Glycerin-gestarteter trifunktioneller, langkettiger PO/EO-Polyether (ca. 10% EO, OHZ 50,

Molekulargewicht ca. 3900) Polyester B verzweigter Polyester auf Basis Adipinsäure, Phthalsäure, Diethylenglykol und Triol (mittleres

Molekulargewicht ca. 2 500)

Polyethylenglykol C Polyethylenglykol, Molekulargewicht ca. 1500 Katalysator 1 Bis-N,N'-dimethamino-diethylether 30%ig in Dipropylenglykol

Katalysator 2 Zinn(ll)octoat

T80 Toluylendiisocyanat, Gemisch aus 1,4- und 2,6-lsomeren im Gewichtsverhältnis 80:20

Alle Komponenten werden intensiv vermischt und in einer geschlossenen Form (22cm χ 22cm χ 7cm) verschäumt.

PolyetherA· Polyester Β· PolyethylenglykolC*

Wasser*

Katalysator 1* Katalysator 2· Schaumstabilisator OS32"

(Bayer AG)

Kennzahl

Rohdichte (kg/m²) StauchhärtekPa

(bei 40% Kompression)

• Gew.-Teile ·" Mange gemäß Kennzahl

Beispiel 1 Beispiel 2

75	70
25	20
	10
3,0	3,0
0,15	0,15
0,1	0,1
1,0	1,0
90	100
35	35
2,5	2,3

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung von elastischen, offenzelligen Polyurethan-Weichformschaumstoffen durch Umsetzung von

a) Polyisocyanaten mit

b) mindestens zwei gegenüber Isocyanaten aktive Wasserstoffatome aufweisenden Polyethern auf Basis von Propylenoxid oder Propylenoxid/Ethylenoxid-Gemischen vom Molekulargewicht 400 bis 10000 in Gegenwartvon

c) Wasser und gegebenenfalls organischen Treibmitteln und gegebenenfalls in Gegenwart von

d) Katalysatoren sowie von

e) Verbindungen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanaten reaktionsfähigen Wasserstoffatomen mit einem Molekulargewicht vcn 32 bis 399 und

f) an sich bekannten oberflächenaktiven und flammhemmenden Zusatzstoffen und weiteren an sich bekannten Hilfsmitteln,

dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente b) neben den Polyetherpolyolen zusätzlich von 1 bis 50Gew.-% (bezogen auf b)) eines mindestens zwei Hydroxylgruppen aufweisenden Polyesters mit einem Molekulargewicht von ¹^OO bis 5000, vorzugsweise 1500 bis 3000, und/oder von 0 bis 40Gew.-% bezogen auf b) Pol>ethylenglykole mit einem Molekulargewicht von 100 bis 20000, vorzugsweise von 500 bis 2000, enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei-oder vierwertige Organozinnverbindungen als vernetzende Katalysatoren, vorzugsweise Zinn(ll)-Salze höherer Carbonsäuren, mitverwendet werden.