DE2260190A1

DE2260190A1 - Verfahren zur herstellung von polyurethan-schaumstoffen

Info

Publication number: DE2260190A1
Application number: DE2260190A
Authority: DE
Inventors: Derek George Jordan; Gordon Lloyd
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1971-12-10
Filing date: 1972-12-08
Publication date: 1973-06-14
Also published as: ZA728720B; AR192543A1; FR2162587B1; NL7216667A; GB1355227A; JPS4885693A; IT971661B; BE792175A; FR2162587A1; JPS5544088B2; AU469151B2; AU4986072A

Description

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U-42 233

Be s c h r e Ib u ng zu der Patentanmeldung

Internationale Research Maatechappij. Έ* Garel van ...Bylaadtlaan 30 ,Den Haag, Niederlande

betreffend '■■■■'

Verfahren gur Herstellung von Pοlyurethaη-Schaum-

stoffen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Schaumstoffen z.B. flexiblen oder halbflexiblen. Polyurethan-Schaumstoffen mit einer festen Oberfläche (d.h. einer integralen, im v/esentliehen mikrοzellulären, im wesentlichen nicht porösen Haut) und sur Herstellung dieser Schaumstoffe geeignete Mittel.

Es ist bekannt, daß Polyurethan-Schaumstoffe hergestellt v/erden können durch Umsetzung eines Polyols mit einem PoIyisocyanat in Gegenwart eines Katalysators für die PoIy-■urethanre^ktion und unter SchaumbilduniS-Bedingun-ren. Sa ist. auch bekannt, daß ein Polyurethan-Schaurastoff mit einer dicken Haut hergestellt v/erden kann, wenn"die Polyöl-Komponente 2 Polyale umfaßt mit r-efflctions-fähi^en Vfeaserst οits tantal die sich in ihrer Reaktionsfähigkeit gegenüber Poly-

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isocyanaten unterscheiden und wenn die Reaktion in einer Porin stattfindet. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die üblichen Bestandteile von Polyolkouponenten normalerweise bei niedrigen Temperaturen z.B. unterhalb von 50 C nicht miteinander mischbar sind. Außerdem können die daraus hergestellten Polyurethan-Schaumstoffe eine feste Oberfläche besitzen mit einem Aussehen und Eigenschaften, die zu wünschen übrig lassen.

Ea hat sich nun erfindungsgemäß gezeigt, daß durch Kombination eines Polyoxyalkylenpolyols, mit einem Molekular Gewicht v/ie es für die Art des srev/jinschten Polvurethan-

gere&elten Mengen Schaumstoffes geeignet ist, mit/bestimmter aliphatischer Mole und Triole ein Polyolgemisch erhalten wird, mit günstigen Eigenschaften bei niedrigen Temperaturen, überraschenderweise hat es sich auch gezeigt, daß derartige ' Polyolgenische zu Formkörpern aus Polyurethan-Schaumstoffen führen, die eine feste Oberfläche mit erwünschten äußeren und sonstigen Eigenschaften beaitzt.

Erfindungsgemäß umfaßt ein Polyolgemisch, das zur Herstellung von Polyurethan-Schaumstoffen mit einer festen Oberfläche geeignet ist, mindestens ein Polyoxyalkylenpolyol mit einen Molekulargewicht von 750 - 10 000, mindestens ein aliphatisches Mol mit einem Molekulargewicht unterhalb von 500 in einer Menge von 10 bis 25 Gew.-¹^ bezogen auf das Gewicht des Polyoxyalkylen-polyols und mindestens ein aliphatisches Triol mit einem Molekulargewicht unter 500 in einer Menge von 1 bis 7 Gew.-yi bezogen auf das Gewicht des Polyoxyalkylen-polyols.

Das Polyoxyalkylen-polyol kann linear oder verzwdgt sein und besitz vorzugsweise ein Molekulargewicht von 3000 bis 700O,

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Lineare Polyole können erhalten v/erden durch. Polymerisation von einem oder mehreren Alkylenoxide)!, gegebenenfalls in Gegenwart eines zweiwertigen Polymerisations-Initiators," wie Monoäthylen-oder Monopropylen-glykol. Verzweigte-Polyole können erhalten werden, durch Palmerisation von einem oder mehreren Alkylenoxiden in Gegenwart eines mindestens dreiwertigen Polymerisations-Initiators, v/ie Glycerin, Trimethylolpropan oder Tr!Ethanolamin.

Geignete Polyoxyalkylen-polyole umfassen mit Hilfe von Glycerin gestartete Polyole mit einer Vielzahl von Propoxy—und/oder Äthoxyeinheiten. Bevorzugte durch Glycerin gestartete - Polyole sind Polyoxypropylen-Oxyäthylen Polyole mit ein bis zwonzig Gew.-$ bezogen auf ans Gewicht des Polyoxyalkjrlen-p olyols Äthoxyeinheiten. Die Äthoxyeinheiten können v/ilkürlich und/oder endständig verteilt sein.

Geeignete aliphatische Diole mit Molekulargewichten unter sind unter anderem Monoäthylen-glykol, Diäthylen-glykol,

Monopropylen-glykol, Dipropylen-glykol, Butan-1_r4-diol und Hexan-1,6-diol. Pas Polyolgemisch der Erfindung kann 2 derartige Polyole enthalten. Vorzugsweise umfaßt das Polyolge-' Eiiscn/aus' .uia-chylen-glykol und Dipropylenglykol in dem Gewichtsverhältnis von 5:1 bis.20:1.

Geeignete aliphatis'che Triole mit Molekulargev/ichten unter 500 sind unter anderem Trlmethylolpropan und Glycerin, wobei Trinethytolpröpan bevox^zugt ist.

Ein geeignetes Polyolgemisch nach der Erfindung.umfaßt, a) ein mit Glycerin gestartetes Poly oxy propylen/Poly o:=:yäthylen-Triol mit endständigcm Polyoxyäthylen vorzugsweise mit einem Molekulargewicht von 4000.-bis 5000, b) 1 bis 5 Gew.-¹;' "DiproOylen-r;lykol bezogen auf -dna Gev/icht von n),

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c) 5-20 Gew.--;' Mäthylen-glykol bezogen auf eins Gewicht von a) und d) .1 bis 5 Gew.-;;' Bimethylolpropan bezogen auf das Gewicht von a).

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Polyurethan-Schaumstoffes mit einer kompakten Haut, das dadurch

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gekennzeichnet, daß man in einer Form ein wie oben definiertes Gemisch von Polyolen mit einem Polyisocyanat in Gegenwart eines Katalysators für die Polyurethanreaktion und unter schaumbildenden Bedingungen umsetzt.

Schaumbildende Bedingungen werden erzeugt indem man ein flüssiges Treibmittel mit einem niedrigen Siedepunkt, das im wesentlichen gegenüber den Reaktionsteilnehmern inert ist und das durch die bei der Polyurethanreaktion gebildete V.^rärme verdampft, zu dem Reaktionsgemisch zusetzt. Geeignete Treibmittel sind unter anderem Trichlorfluormethan und Methylenchlorid, Pentane und Hexane, wobei Trichlorfluormethan bevorzugt ist.

Bevorzugte Polyisocyanate sind unter anderem Toluylen-2,4-diisocyanat, Toluylen-2,6-diisocyanat, Hexanethylen-1,6-diisocyanat, Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat, rohes Diphenylmethan-diisocyanat, Quasiprepolymere mit endständigen Isocyanat-Gruppen, die hergestellt v,^rorden sind, durch Umsetzung eines Polyisocyanats mit weniger als der stöchiometrischen Menge Polyol₍und bekannte Polyisocyanate wie modifizierte Polyisocyanate und deren Gemische.

Geeignete Katalysatoren für die Polyurethan-Pieaktion umfassen alle üblichen Polyurethan-Katalysatoren, wie tertiäre Amine z.B. 1,4-Diaza-(2,?,2)-bicyclooctan(auch als Triäthylen-'diaciin bezeichnet) und Pimethylaminoäthanol.

_ 5 —

3 0 9 8 2 4/1103 B*o

Irgendein geeignetes Formgebungsverfahren kann zur Herstellung von Formkörpern angewandt werden.

Günstigerweise wird die Form ,"überfüllt" d.h. die Menge der Reaktionsteilnehmer die in die Form'gegossen wird, ist größer als die Menge, die,wenn sie reagieren und sich frei ausdehnen könnte, die Form füllen würde. Vorzugsweise ist die Form um 15 - 50$ "überfüllt". Die Formen kennen aus Holz, Metall, Polyesterharz oder Silicon-Kautschuk bestehen und sie können vor dem Zugeben des Reaktionsgemisches erhitzt oder nicht erhitzt werden.

auch ■

Bie Erfindung bezieht sich/auf die entstehenden Polyurethan-Schaumstoffe·

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele nährer erläutert.

Beispiel 1 ■-,.___ ■ '

Ein Polyolgemisch A der folgenden Zusammensetzung wurde hergestelltϊ

Gewichtsteile

Ein mit Glycerin gestartetes Polyoxypropylen/Polyoxyäthj_: ^Flen-Triol enthaltend 55^ inneres Äthylenoxid und 1Qf& endständiges, bzw. angehängtes

(tipped) Äthylenoxidj nominell '

Molekulargewicht 4 500 100

Trimethylol-propan 3

Dipropylen-glykol " - 2 ·. ■

Biäthylenglykol "■ ■"■ ■ ■ 15

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Das Gemisch wurde Temperaturen von 45 "bis -2O°c sechs Monate lang ausgesetzt und es zeigte sich, daß ea bei all diesen Temperaturen mischbar war.

Beispiel 2;

Ein Genisch aus 100 Gew.-Teilen des oben angegebenen Polyolgemisches (A), 4 Gew.-Teilen Schwarzpigment, 0,8 Gew.-Teilen Triäthylendiamin-Katalysator ("Dabco" LV), 15 Teilen Trichlorfluormethan und 56,5 Gew.-Teilen rohem Diphenylmethandiisocyanat wurde in eine Fora von ungefähr 35⁰C gegeben und. umgesetzt und geschäumt, v/ob ei ein halbflexibler Portikörper B mit einer guten kompakten Oberfläche entstand. Der Versuch wurde zweimal wiederholt, wobei 54 bzw. 61,5 Teile rohes Diphenylmethan-diisocyanat sur Bildung von halbflexiblen Schaumstoff-Pormkörnern C und D verwendet wurden.

Einige Eigenschaften der Formkörper sind in der folgenden Tabelle angegeben.

Schäumstoff-Form körper	g/cnT	B	C	D
Gesamtelichte	kg/en'"	200	200	200
Eigenschaften des	1·25 400 7	125 500 9	130 7 00 11
Schaunstofi'es	60 53 ρ	70 50 2,5	:-.:ο 45 •7.
Kerndichte Druckbelastung (40?S Kompression) (DIW 53577) bleibende Verfor mung 50';' Komt>res - aion) (DIlI 53572)
Eigenschaften der
Un ut * Zn^Xonti --!roit (DIH 55504) Dehnbarkeit Rei!.ifeoti;-!:eit (JMII S >'>()/)

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3 0 9 0 2 h I \ \ 0 3

der

Claims

Pat entan Sprüche

1.'Verfahren zur Herstellung eines Polyurethan-Schaumsoffes mit einer kompakten Haut durch Umsetzung eines Polyolgemisches mit einem polyisocyanat in Gegenwart eines Polyurethanreaktions-Katal7/"sators unter schaumbildenden Be-. dingungen in einer Form, dadurch gekennzeichnet, daß man als Polyolgemisch ein Gemisch aus mindestens einem Polyoxyalkylenpolyol mit einem Molekulargewicht von 750 bis 10 000, mindestens einem aliphatischen ."Diol mit einem Molekulargewicht unter 500 in einer Menge von 10. "bis 25 Gew.-',ο bezogen auf das Gewicht des Polyoxyalkylen-Poiyols und mindestens einem aliphatischen Triol mit einem Molekulargewicht unter 500 in einer Menge von 1 bis 7 Gew.-^ bezogen ■auf das Gewicht des Polyoxyalkylen-polyols verwendet.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet", daß man ein Polyoxyalkylen-polyol mit- einen Molekulargewicht von 3000 bis -7000 verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß man als Polr/oxyalkylen-polyol ein mit Glycerin gestartetes Polyoxypropylen-oxyäthylen-polyol mit 1 bis 20 Gew.-9^ Äthoxy-Einheiten bezogen auf das Gev/icht des Polyoxyalkylen-polyols verwendet.

4· Verfahren nach Anspruch 1 bis 3 > dadurch gekennzeichnet , daß man als aliphatisches I)I₀I mit einen Molekulargewicht unter 500 ein Gemisch aus Diätliylen-i-clykol und Dipropylen-glykol verwendet .

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5· Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nan als aliphatisches Triol mit einen Molekulargewicht unter 500 Trimethylolpropan verwendet.

6. Verfahren nach Anspruch 1 Ms 6 , dadurch g ek e η η zeichnet , dal3 man als Polyoxyalkylen-polyol ein mit Glycerin gestartetes Polyoxypropylen/Polyoxyäthylen-triol mit endständigem Polyoxyäthylen_f als aliphatisches Diol mit einem Molekulargewicht unter 500 ein Gemisch aus 1 bis 5 Gew.-^c/o Dipropylen-glykol und 5 "bis 20 Gew.-^ Diäthylen-glykol und als aliphatisches Triol mit einem Molekulargewicht unter 500 1-5 Gev;.-^ Trimethylol-propan verwendet, wobei die Prozentsätze jeweils als Gew.-^ bezogen auf das Gewicht des Glycerin-gestarteten Polyols angegeben sind.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man als mit Glycerin gestartetes Polyol ein solches mit einen Molekulargewicht von 4000 bis 5000 verwendet.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7 , dadurch gekennzeichnet , daß man zur Schaumbildung dem Reaktionsgemisch Trichlorfluormethan zusetzt.

9· Polyolgemisch zur Druchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 8, bestehend aus mindestens einem Polyoxyalkylen-polyol alt einem Molekulargewicht von 750 bis 10 000, mindestens einem aliphatischen Diol mit einem Molekulargewicht unter 500 in einer Menge von 10 bis 25 Gew.-^S bezogen. auf das Gewicht des Polyoxyalkylen-polyols und mindestens einem aliphatischen Triol mit einem Molekulargewicht unter 500 in einer Menge von 1 bis 7 Gew.-^5 bezogen auf das Gewicht des polyoxyalkylen-polyols.

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