DE10124924A1 - Federelement - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft Federelemente, enthaltend ein Dämpfungselement (i) auf der Basis von Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten sowie einen Stützring (ii), wobei der Stützring eine Armierung (iii) aufweist, die in einem elastischen Mantel (iv) eingebettet ist.
Description
Die Erfindung betrifft Federelemente enthaltend ein Dämpfungs
element (i) auf der Basis von Polyisocyanat-Polyadditions
produkten, bevorzugt auf der Basis von zelligen Polyurethan
elastomeren, die ggf. Polyharnstoffstrukturen enthalten können,
besonders bevorzugt auf der Basis von zelligen Polyurethan
elastomeren bevorzugt mit einer Dichte nach DIN 53 420 von
200 bis 1100, bevorzugt 300 bis 800 kg/m3, einer Zugfestigkeit
nach DIN 53571 von ≧ 2, bevorzugt 2 bis 8 N/mm2, einer Dehnung
nach DIN 53571 von ≧ 300, bevorzugt 300 bis 700% und einer
Weiterreißfestigkeit nach DIN 53515 von ≧ 8, bevorzugt 8 bis
25 N/mm, sowie einen Stützring (ii). Außerdem betrifft die Er
findung Automobile, d. h. Kraftfahrzeuge aller Art, z. B. Personen
kraftfahrzeuge, Lastkraftfahrzeuge oder Busse, aber auch Motor
räder und Fahrräder, bevorzugt aber Kraftfahrzeuge, enthaltend
die erfindungsgemäßen Federelemente.
Aus Polyurethanelastomeren hergestellte Federungselemente werden
in Automobilen beispielsweise innerhalb des Fahrwerks verwendet
und sind allgemein bekannt. Sie werden insbesondere in Kraftfahr
zeugen als Schwingungsdämpfer oder Federelemente eingesetzt.
Dabei übernehmen die Federelemente eine Endanschlagfunktion sowie
das Ausbilden einer progressiven Charakteristik der gesamten
Fahrzeugfederung. Durch diese Funktion wird der Fahrkomfort
erhöht und ein Höchstmaß an Fahrsicherheit gewährleistet.
Aufgrund der sehr unterschiedlichen Charakteristika und Eigen
schaften einzelner Automobilmodelle müssen die Federelemente
individuell an die verschiedenen Automobilmodelle angepasst
werden, um eine ideale Fahrwerksabstimmung zu erreichen. Bei
spielsweise können bei der Entwicklung der Federelemente das
Gewicht des Fahrzeugs, das Fahrwerk des speziellen Modells,
die vorgesehenen Stoßdämpfer sowie die gewünschte Feder
charakteristik berücksichtigt werden. Hinzu kommt, dass für
verschiedene Automobile aufgrund des zur Verfügung stehenden
Bauraums individuelle, auf die Baukonstruktion abgestimmte
Einzellösungen erfunden werden müssen.
Aus den vorstehend genannten Gründen können die bekannten
Lösungen für die Ausgestaltung einzelner Federelemente
nicht generell auf neue Automobilmodelle übertragen werden.
Bei jeder neuen Entwicklung eines Automobilmodells muss
eine neue Form des Federelements entwickelt werden, das den
spezifischen Anforderungen des Modells gerecht wird. Häufige
Vorgaben betreffen die Federlänge, die Anlaufsteifigkeit und
das Blockmaß, das die Restfederhöhe bei einer definierten Last,
z. B. 30 kN bei statischer oder 35 kN bei dynamischer Belastung,
darstellt.
Um ein vorgegebenes Blockmaß zu erreichen, werden häufig Stütz
ringe eingesetzt, die auf das eigentliche Dämpfungselement (die
Feder) aufgesetzt werden oder diese Feder umfassen. Derartige
Stützringe, die aus harten, nicht elastischen Materialien, z. B.
Metallen wie Stahl oder harten Kunststoffen wie beispielsweise
Polyoxymethylen gefertigt werden, erhöhen in gewünschter Art
das Blockmaß. Während des Einsatzes des Dämpfungselementes führt
die dynamische Belastung des Federelementes allerdings zu einer
Schädigung des Dämpfungselementes und/oder des Stützringes. Die
Folgen dieser Schädigung sind Funktionseinschränkungen bis zum
Totalausfall des Federelementes.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es somit, ein Feder
element enthaltend ein Dämpfungselement (i) auf der Basis von
Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten sowie einen Stützring (ii)
zu entwickeln, das einen verbesserten Einfluss des Stützringes
auf die Gesamtleistung des Federelementes und insbesondere einen
deutlich geringeren Verschleiß aufweist. Derartige Federelemente
sollten als Zusatzfeder mit Endanschlagfunktion und progressiver
Kennlinie geeignet sein und einen möglichst guten Fahrkomfort und
eine ausgezeichnete Fahrsicherheit gewährleisten.
Diese Aufgaben konnten dadurch gelöst werden, dass der Stützring
eine Armierung (iii) aufweist, die in einem elastischen Mantel
(iv) eingebettet ist.
Ein beispielhaftes Federelement ist in der Fig. 1 dargestellt.
Die Vorteile, die sich durch den erfindungsgemäßen Stützring
ergeben, sind auf Federelemente mit Dämpfungselementen (i) in
nahezu beliebiger dreidimensionaler Form anwendbar. Insofern
stellt die skizzierte Form des Dämpfungselementes (i) nur eine
mögliche dreidimensionale Form dar. Aufgrund des elastischen
Materials des Mantels (iv) wird eine Beschädigung des Dämpfungs
elementes (i) während des Gebrauchs des Federelementes deutlich
verringert. Das bevorzugt zellige Material von (i) wird durch den
elastischen Mantel deutlich geschont. Zudem trägt das elastische
Material überraschend positiv zu den Federeigenschaften des
gesamten Federelementes bei wie anhand von Kennlinien, die die
Einfederung in Abhängigkeit der Kraft darstellen, nachgewiesen
werden konnte. Außerdem konnte durch die Armierung (iii) eine
ausreichende Festigkeit des Stützringes (ii) sichergestellt und
das Blockmaß in gewünschter Art variiert werden.
Die Armierung (iii) basiert erfindungsgemäß auf einem harten
Material, beispielsweise harten Kunststoffen mit einer Härte von
Shore A 98 bis Shore D 98, z. B. Polyoxymethylen (POM), Polysty
rol, termoplastischen Kunststoffen, Polyethylen, Polypropylen,
bevorzugt POM oder auch Metallen, beispielsweise Aluminium,
Kupfer, Eisen, Stahl. Besonders bevorzugt basiert die Armierung
(iii) auf Metall, insbesondere Stahl. Die Armierung (iii) weist
bevorzugt einen Durchmesser von 2 mm bis 10 mm, bevorzugt 3 mm
bis 7 mm, insbesondere 5 mm auf.
Der Mantel (iv) basiert erfindungsgemäß auf einem elastischen
Material, beispielsweise elastischen Kunststoffen, z. B. mit
einer Shore-A-Härte von < 98. Bevorzugt basiert der Mantel (iv)
auf einem Elastomer. Als Elastomer kann beispielsweise Gummi
verwendet werden. Der Mantel (iv) weist bevorzugt eine Dicke von
1 mm bis 20 mm, bevorzugt 4 mm bis 15 mm auf. Besonders bevorzugt
weist der Mantel (iv) eine Gesamtdicke in Hauptfederrichtung von
5 mm bis 15 mm auf.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Stützringe stellt für
den Fachmann kein Problem dar und kann nach allgemein bekannten
Verfahren erfolgen. Der Stützring (ii) weist bevorzugt einen
äußeren Durchmesser von 30 mm bis 100 mm auf. Die erfindungs
gemäßen Dämpfungselemente (i) sind bevorzugt zylindrisch und
besonders bevorzugt hohl ausgestaltet. Sie werden bevorzugt
über die Kolbenstange beispielsweise der Fahrwerksfederung eines
Kraftfahrzeuges geschoben. Bevorzugt weisen die Dämpfungselemente
(i) einen äußeren Durchmesser von 30 mm bis 100 mm und eine Höhe
von 50 mm bis 150 mm auf. Dabei bezieht sich der Durchmesser auf
den Durchmesser eines zylindrischen Dämpfungselementes und ent
sprechend die Höhe auf die Höhe des Zylinders.
Das Dämpfungselement (i) und der Stützring (ii) sind bevorzugt
derart angeordnet, dass der Stützring (ü) das Dämpfungselement
(i) umfasst. Diese Anordnung ist in der Fig. 1 dargestellt.
Besonders bevorzugt ist der Stützring (ii) in einer Einschnürung
auf der äußeren Oberfläche von (i) platziert. Der Zusammenbau des
Federelementes kann aufgrund des elastischen Materials von (i)
insbesondere durch Überstreifen des Stützringes (ii) über das
Dämpfungselement (i) erfolgen. Beispielsweise kann das Dämpfungs
element in einer geeigneten Vorrichtung zusammengepresst und der
Stützring in die gewünschte Einschnürung geschoben werden.
Die erfindungsgemäßen Dämpfungselemente (i) basieren bevorzugt
auf Elastomeren auf der Basis von Polyisocyanat-Polyadditions
produkten, beispielsweise Polyurethanen und/oder Polyharnstoffen,
beispielsweise Polyurethanelastomeren, die gegebenenfalls Harn
stoffstrukturen enthalten können. Bevorzugt handelt es sich bei
den Elastomeren um mikrozellige Elastomere auf der Basis von
Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten, bevorzugt mit Zellen mit
einem Durchmesser von 0,01 mm bis 0,5 mm, besonders bevorzugt
0,01 bis 0,15 mm. Besonders bevorzugt besitzen die Elastomere die
eingangs dargestellten physikalischen Eigenschaften. Elastomere
auf der Basis von Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten und ihre
Herstellung sind allgemein bekannt und vielfältig beschrieben,
beispielsweise in EP-A 62 835, EP-A 36 994, EP-A 250 969,
DE-A 195 48 770 und DE-A 195 48 771.
Die Herstellung erfolgt üblicherweise durch Umsetzung von
Isocyanaten mit gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen.
Die Elastomere auf der Basis von zelligen Polyisocyanat-Po
lyadditionsprodukte werden üblicherweise in einer Form her
gestellt, in der man die reaktiven Ausgangskomponenten mit
einander umsetzt. Als Formen kommen hierbei allgemein übliche
Formen in Frage, beispielsweise Metallformen, die aufgrund ihrer
Form die erfindungsgemäße dreidimensionale Form des Federelements
gewährleisten.
Die Herstellung der Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte kann nach
allgemein bekannten Verfahren erfolgen, beispielsweise indem man
in einem ein- oder zweistufigen Prozess die folgenden Ausgangs
stoffe einsetzt:
- a) Isocyanat,
- b) gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen,
- c) Wasser und gegebenenfalls
- d) Katalysatoren,
- e) Treibmittel und/oder
- f) Hilfs- und/oder Zusatzstoffe, beispielsweise Polysiloxane und/oder Fettsäuresulfonate.
Die Oberflächentemperatur der Forminnenwand beträgt üblicherweise
40 bis 95°C, bevorzugt 50 bis 90°C.
Die Herstellung der Formteile wird vorteilhafterweise bei einem
NCO/OH-Verhältnis von 0,85 bis 1,20 durchgeführt, wobei die er
wärmten Ausgangskomponenten gemischt und in einer der gewünschten
Formteildichte entsprechenden Menge in ein beheiztes, bevorzugt
dichtschließendes Formwerkzeug gebracht werden.
Die Formteile sind üblicherweise nach maximal 60 Minuten aus
gehärtet und damit entformbar.
Die Menge des in das Formwerkzeug eingebrachten Reaktions
gemisches wird üblicherweise so bemessen, dass die erhaltenen
Formkörper die bereits dargestellte Dichte aufweisen.
Die Ausgangskomponenten werden üblicherweise mit einer Temperatur
von 15 bis 120°C, vorzugsweise von 30 bis 110°C, in das Formwerk
zeug eingebracht. Die Verdichtungsgrade zur Herstellung der Form
körper liegen zwischen 1,1 und 8, vorzugsweise zwischen 2 und 6.
Die zelligen Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte werden
zweckmäßigerweise nach dem one shot-Verfahren mit Hilfe der
Niederdruck-Technik oder insbesondere der Reaktionsspritzguss-
Technik (RIM) in offenen oder vorzugsweise geschlossenen Form
werkzeugen, hergestellt. Die Reaktion wird insbesondere unter
Verdichtung in einem geschlossenen Formwerkzeug durchgeführt. Die
Reaktionsspritzguss-Technik wird beispielsweise beschrieben von
H. Piechota und H. Röhr in "Integralschaumstoffe", Carl Hanser-
Verlag, München, Wien 1975; D. J. Prepelka und J. L. Wharton in
Journal of Cellular Plastics, März/April 1975, Seiten 87 bis 98
und U. Knipp in Journal of Cellular Plastics, März/April 1973,
Seiten 76-84.
Bei Verwendung einer Mischkammer mit mehreren Zulaufdüsen können
die Ausgangskomponenten einzeln zugeführt und in der Mischkammer
intensiv vermischt werden. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen,
nach dem Zweikomponenten-Verfahren zu arbeiten.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird in
einem zweistufigen Prozess zunächst ein NCO-gruppenhaltiges
Prepolymeres hergestellt. Dazu wird die Komponente (b) mit (a)
im Überschuss üblicherweise bei Temperaturen von 80°C bis 160°C,
vorzugsweise von 110°C bis 150°C, zur Reaktion gebracht. Die
Reaktionszeit ist auf das Erreichen des theoretischen NCO-
Gehaltes bemessen.
Bevorzugt erfolgt demnach die erfindungsgemäße Herstellung der
Formkörper in einem zweistufigen Verfahren, indem man in der er
sten Stufe durch Umsetzung von (a) mit (b) ein Isocyanatgruppen
aufweisendes Prepolymer herstellt und dieses Prepolymer in der
zweiten Stufe in einer Form mit einer Vernetzerkomponente ent
haltend gegebenenfalls die weiteren eingangs dargestellten
Komponenten umsetzt.
Zur Verbesserung der Entformung der Schwingungsdämpfer hat es
sich als vorteilhaft erwiesen, die Formwerkzeuginnenflächen
zumindest zu Beginn einer Produktionsreihe mit üblichen äußeren
Formtrennmitteln, beispielsweise auf Wachs- oder Silikonbasis
oder insbesondere mit wässrigen Seifenlösungen, zu beschichten.
Die Formstandzeiten betragen in Abhängigkeit von der Größe und
Geometrie des Formteils durchschnittlich 5 bis 60 Minuten.
Nach der Herstellung der Formteile in der Form können die
Formteile bevorzugt für eine Dauer von 1 bis 48 Stunden bei
Temperaturen von üblicherweise von 70 bis 120°C getempert werden.
Zu den dem Fachmann allgemein bekannten Ausgangskomponenten
zur Herstellung der Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte kann
folgendes ausgeführt werden:
Als Isocyanate (a) können allgemein bekannte (cyclo)aliphatische
und/oder aromatische Polyisocyanate eingesetzt werden. Zur
Herstellung der erfindungsgemäßen Verbundelemente eignen sich
besonders aromatische Diisocyanate, vorzugsweise 2,2'-, 2,4'-
und/oder 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat (MDI), 1,5-Naphthylen
diisocyanat (NDI), 2,4- und/oder 2,6-Toluylendiisocyanat (TDI),
3,3'-Dimethyl-diphenyl-diisocyanat, 1,2-Diphenylethandiisocyanat,
Phenylendiisocyanat und/oder aliphatische Isocyanate wie z. B.
1,12-Dodecan-, 2-Ethyl-1,4-butan, 2-Methyl-1,5-pentan- 1,4-Butan
diisocyanat und vorzugsweise 1,6-Hexamethylendiisocyanat
und/oder cycloaliphatische Diisocyanate, z. B. Cyclohexan-1,3- und
1,4-diisocyanat, 2,4- und 2,6-Hexahydrotoluyllen-diisocyanat,
4,4'-, 2,4'- und 2,2'-Dicyclohexylmethan-diisocyanat, vorzugs
weise 1-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexan
und/oder Polyisocyanate wie z. B. Polyphenylpolymethylenpoly
isocyanate. Die Isocyanate können in Form der reinen Verbindung,
in Mischungen und/oder in modifizierter Form, beispielsweise in
Form von Uretdionen, Isocyanuraten, Allophanaten oder Biureten,
vorzugsweise in Form von Urethan- und Isocyanatgruppen ent
haltenden Umsetzungsprodukten, sogenannten Isocyanat-Pre
polymeren, eingesetzt werden. Bevorzugt werden gegebenenfalls
modifiziertes 2,2'-, 2,4'- und/oder 4,4'-Diphenylmethandi
isocyanat (MDI), 1,5-Naphthylendiisocyanat (NDI), 3,3'-Dimethyl
diphenyl-diisocyanat, 2,4- und/oder 2,6-Toluylendiisocyanat (TDI)
und/oder Mischungen dieser Isocyanate eingesetzt.
Als gegenüber Isocyanaten reaktive Verbindungen (b) können
allgemein bekannte Polyhydroxylverbindungen eingesetzt werden,
bevorzugt solche mit einer Funktionalität von 2 bis 3 und bevor
zugt einem Molekulargewicht von 60 bis 6000, besonders bevorzugt
500 bis 6000, insbesondere 800 bis 5000. Bevorzugt werden als (b)
Polyetherpolyole, Polyesterpolyalkohole und/oder hydroxylgruppen
haltige Polycarbonate eingesetzt.
Bevorzugt werden als (b) Polyesterpolyalkohole, im Folgenden auch
als Polyesterpolyole bezeichnet, eingesetzt. Geeignete Polyester
polyole können beispielsweise aus Dicarbonsäuren mit 2 bis
12 Kohlenstoffatomen und zweiwertigen Alkoholen hergestellt
werden. Als Dicarbonsäuren kommen beispielsweise in Betracht:
aliphatische Dicarbonsäuren, wie Bernsteinsäure, Glutarsäure,
Adipinsäure, Korksäure, Azelainsäure und Sebacinsäure und
aromatische Dicarbonsäuren, wie Phthalsäure, Isophthalsäure
und Terephthalsäure. Die Dicarbonsäuren können einzeln oder
als Gemische verwendet werden. Zur Herstellung der Polyester
polyole kann es gegebenenfalls vorteilhaft sein, anstelle der
Carbonsäure die entsprechenden Carbonsäurederivate, wie Carbon
säureester mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen im Alkoholrest, Carbon
säureanhydride oder Carbonsäurechloride zu verwenden. Beispiele
für zweiwertige Alkohole sind Glykole mit 2 bis 16 Kohlenstoff
atomen, vorzugsweise 2 bis 6 Kohlenstoffatome, wie z. B. Ethylen
glykol, Diethylenglykol, Butandiol-1,4, Pentandiol-1,5, Hexan
diol-1,6, Decandiol-1,10, 2-Methylpropan-1,3-diol, 2,2-Dimethyl
propandiol-1,3, Propandiol-1,3 und Dipropylenglykol. Je nach den
gewünschten Eigenschaften können die zweiwertigen Alkohole allein
oder gegebenenfalls in Mischungen untereinander verwendet werden.
Als Polyesterpolyole vorzugsweise verwendet werden Ethandiol
polyadipate, 1,4-Butandiol-polyadipate, Ethandiol-butandiol-poly
adipate, 1,6-Hexandiol-neopentylglykol-polyadipate, 1,6-Hexan
diol-1,4-Butandiol-polyadipate, 2-Methyl-1,3-propandiol-1,4-
butandiol-polyadipate und/oder Polycaprolactone.
Geeignete estergruppenhaltige Polyoxyalkylenglykole, im wesent
lichen Polyoxytetramethylenglykole, sind Polykondensate aus
organischen, vorzugsweise aliphatischen Dicarbonsäuren, ins
besondere Adipinsäure mit Polyoxymethylenglykolen des zahlen
mittleren Molekulargewichtes von 162 bis 600 und gegebenenfalls
aliphatischen Diolen, insbesondere Butandiol-1,4. Ebenfalls
geeignete estergruppenhaltige Polyoxytetramethylenglykole sind
solche aus der Polykondensation mit e-Caprolacton gebildete
Polykondensate.
Geeignete carbonatgruppenhaltige Polyoxyalkylenglykole, im
wesentlichen Polyoxytetramethylenglykole, sind Polykondensate
aus diesen mit Alkyl- bzw. Arylcarbonaten oder Phosgen.
Beispielhafte Ausführungen zu der Komponente (b) sind in
DE-A 195 48 771, Seite 6, Zeilen 26 bis 59 gegeben.
Zusätzlich zu den bereits beschriebenen gegenüber Isocyanaten
reaktiven Komponenten können des weiteren niedermolekulare
Kettenverlängerungs- und/oder Vernetzungsmitteln (b1) mit einem
Molekulargewicht von kleiner 500, bevorzugt 60 bis 499 eingesetzt
werden, beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe der di- und/oder
trifunktionellen Alkohole, di- bis tetrafunktionellen Polyoxy
alkylen-polyole und der alkylsubstituierten aromatischen Diamine
oder von Mischungen aus mindestens zwei der genannten Ketten
verlängerungs- und/oder Vernetzungsmittel.
Als (b1) können beispielsweise Alkandiole mit 2 bis 12, bevorzugt
2, 4 oder 6 Kohlenstoffatomen verwendet werden, z. B. Ethan-,
1,3-Propan-, 1,5-Pentan-, 1,6-Hexan-, 1,7-Heptan-, 1,8-Octan-,
1,9-Nonan-, 1,10-Decandiol und vorzugsweise 1,4-Butandiol,
Dialkylenglykole mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen, wie z. B.
Diethylenglykol und Dipropylenglykol und/oder di- bis tetra
funktionelle Polyoxyalkylen-polyole.
Geeignet sind jedoch auch verzweigtkettige und/oder ungesättigte
Alkandiole mit üblicherweise nicht mehr als 12 Kohlenstoffatomen,
wie z. B. 1,2-Propandiol, 2-Methyl-, 2,2-Dimethylpropandiol-1,3,
2-Butyl-2-ethylpropandiol-1,3, Buten-2-diol-1,4 und Butin-2-
diol-1,4, Diester der Terephthalsäure mit Glykolen mit 2 bis
4 Kohlenstoffatomen, wie z. B. Terephthalsäure-bis-ethylenglykol-
oder -butandiol-1,4, Hydroxyalkylenether des Hydrochinons oder
Resorcins, wie z. B. 1,4-Di-(b-hydroxyethyl)-hydrochinon oder
1,3-Di(b-hydroxyethyl)-resorcin, Alkanolamine mit 2 bis 12 Kohlen
stoffatomen, wie z. B. Ethanolamin, 2-Aminopropanol und 3-Amino-
2,2-dimethylpropanol, N-Alkyldialkanolamine, wie z. B. N-Methyl-
und N-Ethyl-diethanolamin.
Als höherfunktionelle Vernetzungsmittel (b1) seien beispiels
weise tri- und höherfunktionelle Alkohole, wie z. B. Glycerin,
Trimethylolpropan, Pentaerythrit und Trihydroxycyclohexane sowie
Trialkanolamine, wie z. B. Triethanolamin genannt.
Als Kettenverlängerungsmittel können verwendet werden: alkyl
substituierte aromatische Polyamine mit Molekulargewichten
vorzugsweise von 122 bis 400, insbesondere primäre aromatische
Diamine, die in ortho-Stellung zu den Aminogruppen mindestens
einen Alkylsubstituenten besitzen, welcher die Reaktivität
der Aminogruppe durch sterische Hinderung vermindert, die bei
Raumtemperatur flüssig und mit den höhermolekularen, bevorzugt
mindestens difunktionellen Verbindungen (b) unter den Ver
arbeitungsbedingungen zumindest teilweise, vorzugsweise jedoch
vollständig mischbar sind.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Formkörper können die
technisch gut zugänglichen 1,3,5-Triethyl-2,4-phenylendiamin,
1-Methyl-3,5-diethyl-2,4-phenylendiamin, Mischungen aus
1-Methyl-3,5-diethyl-2,4- und -2,6-phenylendiaminen, sogenanntes
DETDA, Isomerengemische aus 3,3'-di- oder 3,3',5,5'-tetraalkyl
substituierten 4,4'-Diaminodiphenylmethanen mit 1 bis 4 C-Atomen
im Alkylrest, insbesondere Methyl-, Ethyl- und Isopropylreste
gebunden enthaltende 3,3',5,5'-tetraalkylsubstituierte 4,4'-Di
amino-diphenylmethane sowie Gemische aus den genannten tetra
alkylsubstituierten 4,4'-Diaminodiphenylmethanen und DETDA
verwendet werden.
Zur Erzielung spezieller mechanischer Eigenschaften kann es auch
zweckmäßig sein, die alkylsubstituierten aromatischen Polyamine
im Gemisch mit den vorgenannten niedermolekularen mehrwertigen
Alkoholen, vorzugsweise zwei- und/oder dreiwertigen Alkoholen
oder Dialkylenglykolen zu verwenden.
Bevorzugt werden jedoch keine aromatischen Diamine eingesetzt.
Bevorzugt erfolgt die Herstellung der erfindungsgemäßen Produkte
somit in Abwesenheit von aromatischen Diaminen.
Die Herstellung der zelligen Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte
kann bevorzugt in Gegenwart von Wasser (c) durchgeführt werden.
Das Wasser wirkt sowohl als Vernetzer unter Bildung von Harn
stoffgruppen als auch aufgrund der Reaktion mit Isocyanatgruppen
unter Bildung von Kohlendioxid als Treibmittel. Aufgrund dieser
doppelten Funktion wird es in dieser Schrift getrennt von (e) und
(b) aufgeführt. Per Definition enthalten die Komponenten (b) und
(e) somit kein Wasser, das per Definition ausschließlich als (e)
aufgeführt wird.
Die Wassermengen, die zweckmäßigerweise verwendet werden können,
betragen 0,01 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,3 bis 3,0 Gew.-%,
bezogen auf das Gewicht der Komponente (b). Das Wasser kann
vollständig oder teilweise in Form der wässrigen Lösungen der
sulfonierten Fettsäuren eingesetzt werden.
Zur Beschleunigung der Reaktion können dem Reaktionsansatz so
wohl bei der Herstellung eines Prepolymeren als auch gegebenen
falls bei der Umsetzung eines Prepolymeren mit einer Vernetzer
komponente allgemein bekannte Katalysatoren (d) zugefügt werden.
Die Katalysatoren (d) können einzeln wie auch in Abmischung
miteinander zugegeben werden. Vorzugsweise sind dies metall
organische Verbindungen, wie Zinn-(II)-Salze von organischen
Carbonsäuren, z. B. Zinn-(II)-dioctoat, Zinn-(II)-dilaurat,
Dibutylzinndiacetat und Dibutylzinndilaurat und tertiäre Amine
wie Tetramethylethylendiamin, N-Methylmorpholin, Diethylbenzyl
amin, Triethylamin, Dimethylcyclohexylamin, Diazabicyclooctan,
N,N'-Dimethylpiperazin, N-Methyl,N'-(4-N-Dimethylamino-)Butyl
piperazin, N,N,N',N",N"-Pentamethyldiethylendiamin oder ähnliche.
Weiterhin kommen als Katalysatoren in Betracht: Amidine, wie z. B.
2,3-Dimethyl-3,4,5,6-tetrahydropyrimidin, Tris-(dialkylamino
alkyl)-s-hexahydrotriazine, insbesondere Tris-(N,N-dimethylamino
propyl)-s-hexahydrotriazin, Tetraalkylammoniumhydroxide, wie z. B.
Tetramethylammoniumhydroxid, Alkalihydroxide, wie z. B. Natrium
hydroxid, und Alkalialkoholate, wie z. B. Natriummethylat und
Kaliumisopropylat, sowie Alkalisalze von langkettigen Fettsäuren
mit 10 bis 20 C-Atomen und gegebenenfalls seitenständigen OH-
Gruppen.
Je nach einzustellender Reaktivität gelangen die Katalysatoren
(d) in Mengen von 0,001 bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Pre
polymere, zur Anwendung.
Gegebenenfalls können in der Polyurethanherstellung übliche
Treibmittel (e) verwendet werden. Geeignet sind beispielsweise
niedrig siedende Flüssigkeiten, die unter dem Einfluss der exo
thermen Polyadditionsreaktion verdampfen. Geeignet sind Flüssig
keiten, welche gegenüber dem organischen Polyisocyanat inert
sind und Siedepunkte unter 100°C aufweisen. Beispiele derartiger,
vorzugsweise verwendeter Flüssigkeiten sind halogenierte,
vorzugsweise fluorierte Kohlenwasserstoffe, wie z. B. Methylen
chlorid und Dichlormonofluormethan, per- oder partiell fluorierte
Kohlenwasserstoffe, wie z. B. Trifluormethan, Difluormethan,
Difluorethan, Tetrafluorethan und Heptafluorpropan, Kohlenwasser
stoffe, wie z. B. n- und iso-Butan, n- und iso-Pentan sowie die
technischen Gemische dieser Kohlenwasserstoffe, Propan, Propylen,
Hexan, Heptan, Cyclobutan, Cyclopentan und Cyclohexan, Dialkyl
ether, wie z. B. Dimethylether, Diethylether und Furan, Carbon
säureester, wie z. B. Methyl- und Ethylformiat, Ketone, wie z. B.
Aceton, und/oder fluorierte und/oder perfluorierte, tertiäre
Alkylamine, wie z. B. Perfluor-dimethyl-iso-propylamin. Auch
Gemische dieser niedrigsiedenden Flüssigkeiten untereinander
und/oder mit anderen substituierten oder unsubstituierten Kohlen
wasserstoffen können verwendet werden.
Die zweckmäßigste Menge an niedrigsiedender Flüssigkeit zur Her
stellung derartiger zellhaltiger elastischer Formkörper aus Harn
stoffgruppen gebunden enthaltenden Elastomeren hängt ab von der
Dichte, die man erreichen will, sowie von der Menge des bevorzugt
mit verwendeten Wassers. Im allgemeinen liefern Mengen von 1 bis
15 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 11 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht
der Komponente (b), zufriedenstellende Ergebnisse. Besonders
bevorzugt wird ausschließlich Wasser (c) als Treibmittel ein
gesetzt.
Bei der erfindungsgemäßen Herstellung des Formteile können Hilfs-
und Zusatzstoffe (f) eingesetzt werden. Dazu zählen beispiels
weise allgemein bekannte oberflächenaktive Substanzen, Hydrolyse
schutzmittel, Füllstoffe, Antioxidantien, Zellregler, Flamm
schutzmittel sowie Farbstoffe. Als oberflächenaktive Substanzen
kommen Verbindungen in Betracht, welche zur Unterstützung der
Homogenisierung der Ausgangsstoffe dienen und gegebenenfalls auch
geeignet sind, die Zellstruktur zu regulieren. Genannt seien
beispielsweise zu den erfindungsgemäßen Emulgatoren zusätzliche
Verbindungen mit emulgierender Wirkung, wie die Salze von Fett
säuren mit Aminen, z. B. ölsaures Diethylamin, stearinsaures
Diethanolamin, ricinolsaures Diethanolamin, Salze von Sulfon
säuren, z. B. Alkali- oder Ammoniumsalze von Dodecylbenzol-
oder Dinaphthylmethandisulfonsäure. Des weiteren kommen Schaum
stabilisatoren in Frage, wie z. B. oxethylierte Alkylphenole,
oxethylierte Fettalkohole, Paraffinöle, Ricinusöl- bzw. Ricinol
säureester, Türkischrotöl und Erdnussöl und Zellregler, wie
Paraffine und Fettalkohole. Außerdem können als (f) Polysiloxane
und/oder Fettsäuresulfonate eingesetzt werden. Als Polysiloxane
können allgemein bekannte Verbindungen verwendet werden, bei
spielsweise Polymethylsiloxane, Polydimethylsiloxane und/oder
Polyoxyalkylen-Silikon-Copolymere. Bevorzugt weisen die Poly
siloxane eine Viskosität bei 25°C von 20 bis 2000 MPas auf.
Als Fettsäuresulfonate können allgemein bekannte sulfonierte
Fettsäuren, die auch kommerziell erhältlich sind, eingesetzt
werden. Bevorzugt wird als Fettsäuresulfonat sulfoniertes
Rizinusöl eingesetzt.
Die oberflächenaktiven Substanzen werden üblicherweise in
Mengen von 0,01 bis 5 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile
der Komponenten (b) angewandt.
Claims (9)
1. Federelement enthaltend ein Dämpfungselement (i) auf der
Basis von Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten sowie einen
Stützring (ii), dadurch gekennzeichnet, dass der Stützring
eine Armierung (iii) aufweist, die in einem elastischen
Mantel (iv) eingebettet ist.
2. Federelement gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Armierung (iii) auf Metall basiert.
3. Federelement gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Armierung (iii) einen Durchmesser von 2 mm bis 10 mm auf
weist.
4. Federelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
der Mantel (iv) auf Gummi basiert.
5. Federelement gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
der Mantel (iv) eine Dicke von 1 mm bis 10 mm aufweist.
6. Federelement gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
der Stützring (ii) in einer Einschnürung auf der äußeren
Oberfläche von (i) platziert ist.
7. Federelement gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
das Dämpfungselement (i) auf zelligen Polyurethanelastomeren
basiert.
8. Federelement nach Anspruch 1 auf der Basis von zelligen
Polyurethanelastomeren mit einer Dichte nach DIN 53420
von 200 bis 1100 kg/m3, einer Zugfestigkeit nach DIN 53571
von ≧ 2 N/mm2, einer Dehnung nach DIN 53571 von ≧ 300% und
einer Weiterreißfestigkeit nach DIN 53515 von ≧ 8 N/mm.
9. Automobile enthaltend Federelemente gemäß einem der
Ansprüche 1 bis 8.
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R020 | Patent grant now final |