DD297829A5 - METHOD FOR THE PRODUCTION OF ELASTIC AND OPEN CELL POLYURETHANOUS SURFACE FOAMS - 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, hergestelltElastic open-cell polyurethane flexible molded foams are prepared by reacting a) polyisocyanates with b) at least two isocyanate-active hydrogen atoms containing polyethers based on propylene oxide or propylene oxide / Ethylenoxi d mixtures of molecular weight 400 to 10,000, in addition from 1 to 50 wt. % (based on b) of a polyester having a molecular weight of from 500 to 5000 and / or from 0 to 40% by weight (based on b) of polyethylenealcohols having a molecular weight of from 100 to 20,000, in the presence of c) Water and optionally organic blowing agents and optionally in the presence of d) catalysts and of e) compounds having at least two isocyanate-reactive hydrogen atoms having a molecular weight of from 32 to 399 and f) per se known surface-active and flame-retardant additives and other per se known auxiliaries

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.Thermosetting polyurethane flexible foams are known to be very widely used and are described i.a. used in the automotive sector. The use of soft foam as a seat, backrest or head pad is weitestgshend determined by the respective hardness. Accordingly, very low hardnesses are specified for some applications.

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.The low hardnesses were hitherto possible in hot-formed foam only with the concomitant use of additional physical blowing agents (for example CFCs). Environmental discussions are urgently seeking ways to produce soft foam without the use of CFCs.

Überraschend wurde nun gefunden, daß bei Verwendung spezieller Abmischungen von Polyethern mit Polyestern und/oder Polyethylenglykolen sehr weiche Schaumstoffe ohne FCKWs hergestellt werden können.Surprisingly, it has now been found that very soft foams can be produced without CFCs when using special blends of polyethers with polyesters and / or polyethylene glycols.

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.Although the use of z. For example, polyesters for the production of soft foam, but a special blend with or without polyethylene glycols in polyethers so far not.

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).In the process according to the invention, in which the foam production takes place in closed molds, the above combination causes a reduction of the compression hardness to z. B. 2.2 kPa at 40% compression (bulk density 35 kg / m ² ).

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.Another hallmark of the process is a significant expansion of the key performance range. Up to now, for reasons of quality, a code outside the range of 100 ± 5 was prohibitive for the production of hot-formed foams.

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.The process according to the invention allows the production of perfect hot-formed foams in a characteristic range from 85 to 115. This can be of great advantage in the production of foams having regions of different hardness.

Die Verschäumung erfolgt nach üblichen Weichformschaumrezepturen mit Polyisocyanaten, vorzugsweise Toluylendiisocyanat, besonders bevorzugt TDI80.The foaming takes place according to customary soft foam formulations with polyisocyanates, preferably tolylene diisocyanate, particularly preferably TDI80.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von elastischen und offenzelligen Polyurethan-Weichformschaumstofftsn durch Umsetzung vonThe invention relates to a process for the preparation of elastic and open-cell polyurethane Weichformschaumstofftsn by reacting

a) Polyisocyanaten mita) polyisocyanates with

b) mindestens zwei gegenüber Isocyanaten aktive Wasserstoffatome aufweisenden Polyethern auf Basis von Propylenoxid oder Propylenoxid/Ethylenoxid-Gemischen vom Molekulargewicht 400 bis 10000 in Gegenwart vonb) at least two isocyanate-active hydrogen atoms containing polyethers based on propylene oxide or propylene oxide / ethylene oxide mixtures of molecular weight 400 to 10,000 in the presence of

c) Wasser und gegebenenfalls organischen Treibmitteln und gegebenenfalls in Gegenwart vonc) water and optionally organic blowing agents and optionally in the presence of

d) Katalysatoren sowie vond) catalysts and of

e) Verbindungen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanaten reaktionsfähigen Wasserstoffatomen mit einem Molekulargewicht von 32 bis 399 unde) compounds having at least two isocyanate-reactive hydrogen atoms having a molecular weight of 32 to 399 and

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.f) per se known surface-active and flame-retardant additives and further known per se, characterized in that the component b) in addition to the polyether polyols additionally from 1 to 50Gew .-% (based on b)) of at least two hydroxyl-containing polyester having a molecular weight from 500 to 5000, preferably from 1500 to 3000, and / or from 0 to 40% by weight (based on b)) of polyethylene glycols having a molecular weight of from 100 to 20,000, preferably from 500 to 2,000.

Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden verwendet:For carrying out the process according to the invention, use is made of:

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 Formel1. As starting components aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic, aromatic and heterocyclic polyisocyanates, as described, for. As described by W. Siefken in Justus Liebigs Annalen der Chemie, 362, pages 75 to 136, for example, those of the formula

Q(NCO)_n Q (NCO) _n

in derin the

η = 2 bis 5, vorzugsweise 2 bis 3 undη = 2 to 5, preferably 2 to 3 and

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.Q = an aliphatic hydrocarbon radical having 2 to 18, preferably 6 to 10, atoms, a cycloaliphatic hydrocarbon radical having 4 to 15, preferably 5 to 10 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon radical having 6 to 15, preferably 6 to 13, carbon atoms, e.g. Such polyisocyanates, as described in DE-OS 2832253, pages 10 to 11, are described.

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").In general, the technically easily accessible polyisocyanates, z. As the 2,4- and 2,6-toluene diisocyanate, as well as any mixtures of these isomers ("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 2.2. Starting components are furthermore at least two active hydrogen atoms, preferably hydroxyl groups, containing polyethers based on propylene oxide or propylene oxide / ethylene oxide mixtures having a molecular weight in the flail of 400 to 10,000. These polyethers may contain proportionally other alkylene oxide and usually have one Functionality over 2 on. According to the invention, these are conventional, relatively high molecular weight polyethers. In addition, these polyethers contain from 1 to 50% by weight of a polyester having at least two hydroxyl groups and having a molecular weight of from 500 to 5,000, preferably from 1,500 to 3,000 and / or from 0 to 40% by weight, polyethylene glycols having a molecular weight of from 100 to 20,000, preferably 500 to 2000. These polyethylene glycols preferably have a functionality of at most 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.3. Optionally come as starting components compounds having at least two isocyanate-reactive hydrogen atoms and a molecular weight of 32 to 399 in question. This is understood to include hydroxyl groups and / or amino groups and / or thiol groups and / or compounds having thiol groups and / or carboxyl groups, preferably compounds having hydroxyl groups and / or amino groups, which serve as chain extenders or crosslinkers.

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.These compounds generally have from 2 to 8, preferably from 2 to 4, isocyanate-reactive hydrogen atoms. Examples of this are described in DE-OS 2832253, pages 19-20.

4. Als Treibmittel wird vorzugsweise Wasser, gegebenenfalls zusammen mit organischen Treibmitteln, verwendet.4. The blowing agent used is preferably water, optionally together with organic blowing agents.

5. Gegebenenfalls werden Hilfs- und Zusatzmittel mitverwendet, wie5. If necessary, auxiliaries and additives are used as well

a) oberflächenaktive Zusatzstoffe wie Emulgatoren und Schaumstabilisatoren,a) surface-active additives such as emulsifiers and foam stabilizers,

b) Katalysatoren, wie sie an sich bekannt sind, vorzugsweise organische Sn(II)- und/oder Sn(IV)-Verbindungen, insbesondere Sn(ll)-Salze höherer Carbonsäuren,b) catalysts, as known per se, preferably organic Sn (II) and / or Sn (IV) compounds, in particular Sn (II) salts of higher carboxylic acids,

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.c) reaction retarders, cell regulators of the type known per se, such as paraffins or fatty alcohols or dimethylpolysiloxanes, and pigments or dyes and flame retardants of the known type, for. As tris-chloroethyl, tricresyl, further stabilizers against aging and Witterungseinflüsso, plasticizers and fungistatic and bacteriostatic substances and fillers such as barium sulfate, diatomaceous earth, carbon black or whiting.

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.Further examples of optionally used according to the invention surface-active additives and foam stabilizers and cell regulators, reaction retardants, stabilizers, flame retardants, plasticizers, dyes and fillers and fungistatic and bacteriostatic substances and details on the use and mode of action of these additives are published in the Plastics Handbook, Volume VII by Vieweg and Höchtlen, Carl-Hanser-Verlag, Munich 1966, eg on pages 103 to 113.

Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens:Implementation of the method according to the invention:

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.According to the invention, the reaction components are reacted according to the conventional one-step process, the prepolymer process or the semi-prepolymer process, often using mechanical equipment, e.g. those described in US Pat. No. 2,764,565. This implementation takes place in closed forms. Details of processing equipment which are also contemplated by this invention are described in the Kunststoff-Handbuch, Volume VII, edited by Vieweg and Hochtlen, Carl-Hanser-Verlag, Munich 1966, e.g. on pages 121 to 205.

Die nach der Erfindung erhältlichen Weichformschaumstoffe finden z. B. als Sitz-, Lehnen- oder Kopf-Polstermaterial Anwendung.The soft foam foams obtainable according to the invention find z. B. as a seat, backrest or head upholstery material application.

Ausführungsbeispieleembodiments

Polyether A Glycerin-gestarteter trifunktioneller, langkettiger PO/EO-Polyether (ca. 10% EO, OHZ 50,Polyether A glycerol-started trifunctional, long-chain PO / EO polyether (about 10% EO, OHZ 50,

Molekulargewicht ca. 3900) Polyester B verzweigter Polyester auf Basis Adipinsäure, Phthalsäure, Diethylenglykol und Triol (mittleresMolecular weight about 3900) Polyester B branched polyester based on adipic acid, phthalic acid, diethylene glycol and triol (mean

Molekulargewicht ca. 2 500)Molecular weight about 2 500)

Polyethylenglykol C Polyethylenglykol, Molekulargewicht ca. 1500 Katalysator 1 Bis-N,N'-dimethamino-diethylether 30%ig in DipropylenglykolPolyethylene glycol C Polyethylene glycol, molecular weight about 1500 Catalyst 1 bis-N, N'-dimethamino-diethyl ether 30% in dipropylene glycol

Katalysator 2 Zinn(ll)octoatCatalyst 2 stannous octoate

T80 Toluylendiisocyanat, Gemisch aus 1,4- und 2,6-lsomeren im Gewichtsverhältnis 80:20T80 tolylene diisocyanate, mixture of 1,4- and 2,6-isomers in the weight ratio 80:20

Alle Komponenten werden intensiv vermischt und in einer geschlossenen Form (22cm χ 22cm χ 7cm) verschäumt.All components are mixed intensively and foamed in a closed form (22cm χ 22cm χ 7cm).

PolyetherA·PolyetherA · Polyester Β·Polyester Β · PolyethylenglykolC*PolyethylenglykolC *

Wasser*Water*

Katalysator 1*Catalyst 1 * Katalysator 2·Catalyst 2 · Schaumstabilisator OS32"Foam stabilizer OS32 "

(Bayer AG)(Bayer AG)

Kennzahlmeasure

Rohdichte (kg/m²)Bulk density (kg / m ² ) StauchhärtekPaStauchhärtekPa

(bei 40% Kompression)(at 40% compression)

• Gew.-Teile ·" Mange gemäß Kennzahl• parts by weight · "Mangle according to code

Beispiel 1 Beispiel 2Example 1 Example 2

7575 7070 2525 2020 1010 3,03.0 3,03.0 0,150.15 0,150.15 0,10.1 0,10.1 1,01.0 1,01.0 9090 100100 3535 3535 2,52.5 2,32.3

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung von elastischen, offenzelligen Polyurethan-Weichformschaumstoffen durch Umsetzung von1. A process for the preparation of elastic, open-cell polyurethane flexible foams by reaction of a) Polyisocyanaten mita) polyisocyanates with b) mindestens zwei gegenüber Isocyanaten aktive Wasserstoffatome aufweisenden Polyethern auf Basis von Propylenoxid oder Propylenoxid/Ethylenoxid-Gemischen vom Molekulargewicht 400 bis 10000 in Gegenwartvonb) at least two isocyanate-active hydrogen atoms containing polyethers based on propylene oxide or propylene oxide / ethylene oxide mixtures of molecular weight 400 to 10,000 in the presence of c) Wasser und gegebenenfalls organischen Treibmitteln und gegebenenfalls in Gegenwart vonc) water and optionally organic blowing agents and optionally in the presence of d) Katalysatoren sowie vond) catalysts and of e) Verbindungen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanaten reaktionsfähigen Wasserstoffatomen mit einem Molekulargewicht vcn 32 bis 399 unde) compounds having at least two isocyanate-reactive hydrogen atoms having a molecular weight of from 32 to 399 and f) an sich bekannten oberflächenaktiven und flammhemmenden Zusatzstoffen und weiteren an sich bekannten Hilfsmitteln,f) surface-active and flame-retardant additives known per se and other auxiliaries known per se, 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.characterized in that component b) in addition to the polyether polyols additionally from 1 to 50 wt .-% (based on b)) of a polyester having at least two hydroxyl groups having a molecular weight of ¹ ^ OO to 5000, preferably 1500 to 3000, and / or 0 to 40% by weight, based on b) of poly (ethylene glycols) having a molecular weight of from 100 to 20,000, preferably from 500 to 2,000. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei-oder vierwertige Organozinnverbindungen als vernetzende Katalysatoren, vorzugsweise Zinn(ll)-Salze höherer Carbonsäuren, mitverwendet werden.2. The method according to claim 1, characterized in that di- or tetravalent organotin compounds are used as crosslinking catalysts, preferably tin (II) salts of higher carboxylic acids.