DE10105558A1 - Verfahren zur Herstellung von in-situ retikulierten Polyurethanweichschaumstoffen - Google Patents
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Abstract
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von retikulierten Polyurethanweichschaumstoffen durch Umsetzung von organischen und/oder modifizierten organischen Polyisocyanaten (a) mit einem Polyetherolgemisch (b) und gegebenenfalls weiteren gegenüber Isocyanaten reaktive Wasserstoffatome aufweisenden Verbindungen (c) in Gegenwart von Wasser und/oder anderen Treibmitteln (d), Katalysatoren (e) und weiteren Hilfs- und Zusatzstoffen (f), das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Polyetherolgemisch (b) aus DOLLAR A b1) mindestens einem mindestens zweifunktionellen Polyetherol der OH-Zahl 20 bis 150 mg KOH/g auf der Basis von Propylenoxid und/oder Butylenoxid und Ethylenoxid mit einem Ethylenoxidanteil von mehr als 40 Gew.-%, bezogen auf die eingesetzte Gesamtmenge an Alkylenoxid, (b1.1) und gegebenenfalls weiteren mindestens zweifunktionellen Polyetherolen der OH-Zahl von 20 bis 150 mg KOH/g auf der Basis von Propylenoxid und/oder Butylenoxid und Ethylenoxid mit einem Ethylenoxidanteil von höchstens 40 Gew.-%, bezogen auf die eingesetzte Gesamtmenge an Alkylenoxid, die einen Anteil an primären OH-Gruppen von mehr als 40% aufweisen, (b1.2), mit Anteilen der Komponente (b1) von insgesamt mindestens 70 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente (b), wobei (b.1.1) in Anteilen von mindestens 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente (b), enthalten ist, und DOLLAR A b2) mindestens einem mindestens zweifunktionellen Polyetherol auf der Basis von Propylenoxid ...
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von in-situ retikulierten Polyurethanweichschaumstoffen durch Umsetzung von organischen und/oder modifizierten organischen Polyisocyanaten (a) mit einem speziellen Polyetherolgemisch (b) und gegebenenfalls weiteren gegenüber Isocyanaten reaktive Wasserstoffatome aufweisenden Verbindungen (c) in Gegenwart von Wasser und/oder anderen Treibmitteln (d), Katalysatoren (e) und weiteren Hilfs- und Zusatzstoffen (f) unter Einsatz von Silikonstabilisatoren.
- Die Herstellung von Polyurethanweichschaumstoffen durch Umsetzung von organischen und/oder modifizierten organischen Polyisocyanaten bzw. Prepolymeren mit höher funktionellen Verbindungen mit mindestens zwei reaktiven Wasserstoffatomen, beispielsweise Polyoxyalkylenpolyaminen und/oder vorzugsweise organischen Polyhydroxylverbindungen, insbesondere Polyetherolen, mit Molekulargewichten von 300 bis 6000, und gegebenenfalls Kettenverlängerungs- und/oder Vernetzungsmitteln mit Molekulargewichten bis ca. 400 in Gegenwart von Katalysatoren, Treibmitteln, Stabilisatoren, Hilfsmitteln und/oder Zusatzstoffen ist bekannt und wurde vielfach beschrieben. Eine zusammenfassende Übersicht über die Herstellung von Polyurethanweichschaumstoffen wird z.B. im Kunststoff-Handbuch, Band VII, "Polyurethane", 1. Auflage 1966, herausgegeben von Dr. R. Vieweg und Dr. A. Höchtlen sowie 2. Auflage, 1983, und 3. Auflage, 1993, jeweils herausgegeben von Dr. G. Oertel (Carl Hanser Verlag, München) gegeben.
- Zur Erzeugung von extrem offenzelligen Weichschäumen, sogenannten retikulierten Weichschäumen, sind eine Reihe von technischen Verfahren bekannt. Nach Uhlig "Polyurethantaschenbuch" – Hanser-Verlag, 1998, S. 91 kann dazu eine Nachbehandlung des Schaumstoffes mit wässrigen Alkalilösungen bzw. eine trockene Behandlung nach dem Chemotronics-Verfahren (Zerstörung der Zellmembranen durch eine Knallgasexplosion) gewählt werden.
- In
US-A-3325338 werden retikulierte Esterschäume beansprucht. Durch eine Behandlung im alkalischen Medium werden hier die Zellwände entfernt. InUS-A-5567740 wird ein retikulierter leitfähiger Weichschaum beschrieben, der als Tankschaum Verwendung findet. Der Schaum wird dadurch retikuliert, indem dieser kurzzeitig einer Flammfront ausgesetzt wird. InUS-A-3171820 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem die Zellwände eines Polyurethan schaumes durch einen Hydrolyseprozess entfernt werden. Dabei werden retikulierte Schäume mit angerauhter Oberfläche erzeugt. WO-A-8809350 befasst sich mit der Herstellung eines Tankschaumes. Dieser leitfähige Schaum wird nach der eigentlichen Schaumherstellung durch die kurzzeitige Anwendung hoher Temperaturen retikuliert. InDE-A-197 41 646 werden hydrophile Esterschäume beansprucht, die durch eine entsprechende Nachbehandlung retikuliert werden können. - In
DE-A-44 20 168 wird eine Vorrichtung zur Steuerung der Zellzahl beschrieben. Dabei wird faktisch eine gezielte Gasbeladung der Komponenten realisiert, die zu einer Beeinflussung der Zellgröße führen soll. InJP 11116717 EP-A-930323 GB 2267840 - In
US-A-3884848 werden geringe Anteile von Esterbestandteilen verwendet, wobei diese lange Kohlenstoffketten aufweisen. Zudem werden in Anteilen unter 10% Polyetherolbestandteile mitverwendet. Die vorhandene Unverträglichkeit der Bestandteile wird durch einen Silikonstabilisator unterstützt, wodurch offenzellige Schäume erzeugt werden können. InUS-A-4160076 werden hydrophile retikulierte Schäume genannt. Der Retikulierungsprozess wird in diesem Fall durch eine spezielle Kombination eines nichtionischen Tensids und eines flüssigen Entschäumers erreicht. Analog dazu wird inUS-A-3748288 ein Polyesterschaum, der geringe Anteile eines Polyetherols und Anteile eines stabilisierend wirkenden Silikons neben einem entschäumenden Silikon enthält, beansprucht. - WO-A-9850446 beschreibt Weichschäume ohne Zellmembranen. Diese membranfreien Schäume werden durch spezielle Zellöffner (Silikonöl), die eine entschäumende Wirkung besitzen, erzeugt. Dieser Prozess ist technisch schwer beherrschbar, da bei Dosierungsfehlern extreme Schaumstörungen auftreten können. In
CA-A-797893 sollen Petroleumanteile zu einer Offenzelligkeit führen. InUS-A-4670477 werden retikulierte Polyesterschäume geschützt. Der Retikulierungsprozess wird hier auf die Anwesenheit geringer Anteile eines Graftpolyetherols zurückgeführt. InGB 707412 US-A-4670477 und -4656196 werden Esterblockschäume beansprucht, die bis zu 20% eines Polyoxypropylenpolyols oder einen statischen Polyetheralkohol enthalten, wobei notwendigerweise Graftpolyetherole Verwendung finden. Von Vorteil war die Verwendung eines für Etherschäume üblicherweise eingesetzten Silikonstabilisators. NachEP-A-459622 - In
CH 1354576 DE-A-29 19 372 undUS-A-4259452 wird ein spezielles Polyolgemisch, bestehend aus einem Polyethylenoxid/propylenoxid-Polyol mit 51 bis 98% Ethylenoxid und einem weiteren Polyethylenoxid/propylenoxid-Polyol mit einem Propylenoxidgehalt > 51% verschäumt, um sehr offenzellige Schäume zu erhalten. Um die Prozesssicherheit (Rissfreiheit) zu gewährleisten, wird Harnstoff zugesetzt. Das als Treibmittel verwendete Wasser muss mit mindestens 4,5 Teilen eingesetzt werden, um zufriedenstellende Schäume zu erhalten. Da bei den verwendeten Polyolen das Ethylenoxid in der Regel statistisch eingebaut ist, sind starke Zinnkatalysatoren erforderlich, um eine gewisse Schaumstabilität zu erzeugen. Es wird dringend empfohlen, bei relativ tiefen Temperaturen zu verschäumen, da dann die Viskosität höher ist, was als eine Voraussetzung für die Zellöffnung anzusehen ist. Diese Verfahrensweise ist natürlich ein technologischer Nachteil. Die Zellgrößensteuerung geschieht hier durch die Verwendung unterschiedlicher Silikonstabilisatoren. Mit Stabilisatoren geringer Aktivität (Kaltschaum) werden so grobzellige Schäume erhalten, während mit Silikonstabilisatoren hoher Aktivität (Heißschaum) sehr feinzellige Schäume entstehen. In Fortschreibung der Erfindung werden inDE-A-20 38 789 bzw.GB-A-2038739 -
US-A-3890254 beschreibt retikulierte Weichschäume, die unter Verwendung eines hohen Wasserüberschusses in Anwesenheit eines oberflächenaktiven Mittels durch Verschäumen hydrophiler Prepolymere hergestellt werden. Der Schaum weist auf Grund des Herstellungsverfahrens eine sehr unregelmäßige Porenstruktur auf. -
US-A-4052346 offenbart retikulierte Weichschäume auf Basis von Polyesteralkoholen. Zur Zellöffnung werde Entschäumer, wie z.B. Polydimethylsiloxan eingesetzt. Dieses Verfahren reagiert aufgrund des Herstellungsverfahrens empfindlich auf Prozessschwankungen.US-A-4314034 beansprucht retikulierte Schäume mit hoher Beständigkeit unter Feucht-Wärme-Bedingungen. Dazu wird ein hydrophiles Prepolymer umgesetzt, wobei die Polyolkomponente Fasern bzw. vorzugsweise Diatomiterde enthält. -
DE-A-24 54 049 beschreibt membranfreie offenzellige Weichschäume, die unter Verwendung von zellöffnenden Fettsäureestern hergestellt werden.DE-A-22 10 721 erzeugt membranfreie Weichschäume dadurch, dass hydrophobe Organosiliciumverbindungen verwendet werden. - Die im Stand der Technik aufgeführten Erfindungen gestatten durchaus die Herstellung von offenzelligen bzw. retikulierten Weichschaumstoffen, wobei es bei dieser Stoffklasse noch ein beachtliches Verbesserungspotential im Hinblick auf die Eigenschaften und die Verarbeitbarkeit gibt.
- Der Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, retikulierte, leicht zu verarbeitende weiche Polyurethanschaumstoffe unter Verwendung sowohl von Toluylendiisocyanat (TDI) als auch insbesondere von Diphenylmethandiisocyanat (MDI)-Derivaten zu erzeugen, wobei die Porengröfle durch die Chemie der Polyurethanerzeugung gesteuert werden soll. Eine nachträgliche Porenöffnung sollte nicht erforderlich sein.
- Die Aufgabe konnte überraschenderweise dadurch gelöst werden, dass eine spezielle Polyolkombination (b) aus mindestens einem mindestens zweifunktionellen Polyetherol der OH-Zahl 20 bis 150 mg KOH/g auf der Basis von Propylenoxid und/oder Butylenoxid und Ethylenoxid mit einem Ethylenoxidanteil von mehr als 40 Gew.-%, bezogen auf die eingesetzte Gesamtmenge an Alkylenoxid, und gegebenenfalls weiteren mindestens zweifunktionellen Polyetherolen der OH-Zahl von 20 bis 150 mg KOH/g auf der Basis von Propylenoxid und/oder Butylenoxid und Ethylenoxid mit einem Ethylenoxidanteil von höchstens 40 Gew.-%, bezogen auf die eingesetzte Gesamtmenge an Alkylenoxid, die einen Anteil an primären OH-Gruppen von mehr als 40% aufweisen, in definierten Anteilen sowie mindestens einem mindestens zweifunktionellen Polyetherol auf der Basis von Propylenoxid und/oder Butylenoxid mit einer OH-Zahl von größer als 25 mg KOH/g in definierten Anteilen eingesetzt wird und Silikonstabilisatoren in Anteilen von 0,02 bis 5 Gew.-% Anwendung finden.
- Gegenstand der Erfindung ist demzufolge ein Verfahren zur Herstellung von retikulierten Polyurethanweichschaumstoffen durch Umsetzung von organischen und/oder modifizierten organischen Polyisocyanaten (a) mit einem Polyetherolgemisch (b) und gegebenenfalls weiteren gegenüber Isocyanaten reaktive Wasserstoffatome aufweisenden Verbindungen (c) in Gegenwart von Wasser und/oder anderen Treibmitteln (d), Katalysatoren (e) und weiteren Hilfs- und Zusatzstoffen (f), das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Polyetherolgemisch (b) aus
- b1) mindestens einem mindestens zweifunktionellen Polyetherol der OH-Zahl 20 bis 150 mg KOH/g auf der Basis von Propylenoxid und/oder Butylenoxid und Ethylenoxid mit einem Ethylenoxidanteil von mehr als 40 Gew.-%, bezogen auf die eingesetzte Gesamtmenge an Alkylenoxid, (b1.1) und gegebenenfalls weiteren mindestens zweifunktionellen Polyetherolen der OH-Zahl von 20 bis 150 mg KOH/g auf der Basis von Propylenoxid und/oder Butylenoxid und Ethylenoxid mit einem Ethylenoxidanteil von höchstens 40 Gew.-%, bezogen auf die eingesetzte Gesamtmenge an Alkylenoxid, die einen Anteil an primären OH-Gruppen von mehr als 40% aufweisen, (b1.2), mit Anteilen der Komponente (b1) von insgesamt mindestens 70 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente (b), wobei (b1.1) in Anteilen von mindestens 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente (b), enthalten ist, und
- b2) mindestens einem mindestens zweifunktionellen Polyetherol auf der Basis von Propylenoxid und/oder Butylenoxid mit einer OH-Zahl von größer als 25 mg KOH/g in Anteilen von höchstens 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente (b),
- Gegenstände der Erfindung sind weiterhin die so hergestellten retikulierten Polyurethanweichschaumstoffe selbst sowie deren Verwendung für Polsterzwecke, zur Hohlraumausfüllung und als Träger- und Filtermedium.
- Wir fanden bei unseren Untersuchungen überraschenderweise, dass durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Kombination der Polyetherole (b) im Zusammenhang mit der Verwendung der beschriebenen Mengen an Silikonstabilisatoren ein Weichschaum resultiert, der vorzugsweise in Schäumrichtung membranfreie Poren besitzt, so dass ein nachträglicher Retikulierungsprozess nicht mehr erforderlich ist. Der Fachmann hätte eigentlich erwarten müssen, dass bei einer Verringerung der Silikonstabilisatoranteile ein Schaumkollaps auftritt bzw. äußerst unregelmäßig geformte Zellen entstehen.
- Zu den erfindungsgemäß im Polyolgemisch eingesetzten Komponenten ist Folgendes auszuführen:
- Der Bestandteil (b1) besteht aus mindestens einem mindestens zweifunktionellen Polyetherol der OH-Zahl 20 bis 150 mg KOH/g, vorzugsweise 30 bis 80 mg KOH/g, auf der Basis von Propylenoxid und/oder Butylenoxid und Ethylenoxid mit einem Ethylenoxidanteil von mehr als 40 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 60 Gew.-%, jeweils bezogen auf die eingesetzte Gesamtmenge an Alkylenoxid, (b1.1).
- Neben den Polyetherolen (b1.1) können in der Komponente (b1) weitere mindestens zweifunktionelle Polyetherole auf der Basis von Propylenoxid und/oder Butylenoxid und Ethylenoxid mit einer OH-Zahl von 20 bis 150 mg KOH/g, vorzugsweise 30 bis 80 mg KOH/g, und einem Ethylenoxidanteil von höchstens 40 Gew.-%, bezogen auf die eingesetzte Gesamtmenge an Alkylenoxid, sowie einem Anteil an primären OH-Gruppen von mehr als 40%, vorzugsweise mehr als 70%, (b1.2) enthalten sein.
- Beispielsweise kommen als (b1.1) und (b1.2) in Betracht: Polyetherole, basierend auf Ethylenglykol, Glycerin oder Trimethylpropan als Starter mit einem Ethylenoxidendblock oder mit einem statistischen Einbau des Ethylenoxids. Vorzugsweise werden Polyetherole auf Basis von Glycerin mit einem Ethylenoxidendcap eingesetzt.
- Als Komponente (b1.1) wird vorteilhafterweise ein Polyetherol verwendet, das in einem Gemisch aus 99 Gew.-Teilen dieses Polyols (b1.1) und 1 Gew.-Teil Wasser bei Zusatz des Silikonstabilisators eine Oberflächenspannung von größer als 25 mN/m erreicht, wobei natürlich eine Verschäumbarkeit gewährleistet sein muß.
- Die Polyetherole (b1) werden erfindungsgemäß in Anteilen von insgesamt mindestens 70 Gew.-%, vorzugsweise in Anteilen von 70 bis 90 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente (b), eingesetzt. Dabei beträgt der Anteil der Komponente (b1.1) mindestens 50 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 65 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente (b).
- Der Bestandteil (b2) besteht aus mindestens einem mindestens zweifunktionellen Polyetherol auf der Basis von Propylenoxid und/oder Butylenoxid mit einer OH-Zahl von größer als 25 mg KOH/g, vorzugsweise größer als 45 mg KOH/g.
- Beispielsweise kommen als (b2) hierfür in Betracht: Polyetherole, basierend auf Propylenglykol, Glycerin, Toluylendiamin und Sorbit und Propylenoxid. Vorzugsweise werden Polypropylenglykole eingesetzt.
- Die Polyetherole (b2) werden erfindungsgemäß in Anteilen von höchstens 30 Gew.-%, vorzugsweise in Anteilen von weniger als 20 Gew.-%, insbesondere von 5 bis 18 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente (b), eingesetzt.
- Die genannten Polyetherole werden nach bekannten Verfahren, wie sie beispielsweise weiter unten beschrieben sind, hergestellt.
- Neben den Polyolen der Komponente (b) werden zur Erreichung des erfindungsgemäßen Ergebnisses Schaumstabilisatoren auf Silikonbasis in Anteilen von 0,02 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise in Anteilen von 0,1 bis 1 Gew.-% und insbesondere von 0,1 bis 0,6 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (b) bis (f), eingesetzt.
- Der Anteil des Stabilisators wird in Abhängigkeit vom gewählten Polyetherol (b1.1) so bemessen, dass sich bei einem Gemisch aus 99 Gew.-Teilen der Komponente (b1.1) und 1 Gew.-Teil Wasser durch Zusatz des Silikonstabilisators eine Oberflächenspannung von größer als 25 mN/m in diesem Gemisch einstellt (kritischer Stabilisatortest). Durch eine Verringerung des Stabilisatoranteils wird eine Vergrößerung des Zelldurchmessers bewirkt.
- Als Schaumstabilisatoren finden insbesondere hydrophil eingestellte Silikonstabilisatoren Verwendung. Die erfindungsgemäßen Silikonstabilisatoren sind geeignet in einem Gemisch aus 99 Gew.-Teilen des Polyols (b1.1) und 1 Gew.-Teil Wasser bei Zusatz dieser Stabilisatoren eine Oberflächenspannung von größer als 25 mN/m zu erzeugen. Silikonstabilisatoren zeichnen sich dadurch aus, dass an einer Siloxankette Polyetherseitenketten angepfropft sind.
DE 44 44 898 undDE 197 35 488 beschreiben beispielsweise den prinzipiellen Herstellungsprozess von Silikonstabilisatoren. Für den erfindungsgemäßen Einsatz weisen die vorzugsweise verwendeten Stabilisatoren hydrophile Polyetherseitenketten auf, die häufig zumindest anteilig OH-Gruppen tragen. - Als Silikonstabilisatoren kommen beispielsweise in Betracht: die Produkte DC 198 der Fa. Air Products oder B 8409 und B 8418 der Firma Goldschmidt.
- Zu den verwendbaren weiteren Ausgangskomponenten ist im Einzelnen folgendes auszuführen:
- Als organische Polyisocyanate (a) zur Herstellung der erfindungsgemäßen Polyurethane kommen die an sich bekannten aliphatischen, cycloaliphatischen araliphatischen und vorzugsweise aromatischen mehrwertigen Isocyanate in Frage.
- Im Einzelnen seien beispielhaft genannt: Alkylendiisocyanate mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen im Alkylenrest, wie 1,12-Dodecandiisocyanat, 2-Ethyl-tetramethylendiisocyanat-1,4, 2-Methylpentamethylendiisocyanat-1,5, Tetramethylendiisocyanat-1,4 und vorzugsweise Hexamethylendüsocyanat-1,6; cycloaliphatische Diisocyanate, wie Cyclohexan-l,3- und-l,4-diisocyanat sowie beliebige Gemische dieser Isomeren, 1-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexan (IPDI), 2,4- und 2,6-Hexahydrotoluylendiisocyanat sowie die entsprechenden Isomerengemische, 4,4'-, 2,2'- und 2,4'-Dicyclohexylmethandiisocyanat sowie die entsprechenden Isomerengemische, und vorzugsweise aromatische Di- und Polyisocyanate, wie z.B. 2,4- und 2,6-Toluylendiisocyanat und die entsprechenden Isomerengemische, 4,4'-, 2,4'- und 2,2'-Diphenylmethandiisocyanat und die entsprechenden Isomerengemische, Mischungen aus 4,4'- und 2,2'-Diphenylmethandiisocyanaten, Polyphenylpolymethylenpolyisocyanate, Mischungen aus 4,4'-, 2,4'- und 2,2'-Diphenylmethandiisocyanaten und Polyphenylpolymethylenpolyisocyanaten (Roh-MDI) und Mischungen aus Roh-MDI und Toluylendiisocyanaten. Die organischen Di- und Polyisocyanate können einzeln oder in Form ihrer Mischungen eingesetzt werden.
- Bevorzugt verwendet werden Toluylendiisocyanat, Gemische aus Diphenylmethandiisocyanat-Isomeren, Gemische aus Diphenylmethandiisocyanat und Roh-MDI oder Toluylendiisocyanat mit Diphenylmethandiisocyanat und/oder Roh-MDI. Besonders bevorzugt eingesetzt werden Gemische mit Anteilen an 2,4'-Diphenylmethandiisocyanat von mehr als 30 Gew.-%.
- Häufig werden auch sogenannte modifizierte mehrwertige Isocyanate, d.h. Produkte, die durch chemische Umsetzung organischer Di- und/oder Polyisocyanate erhalten werden, verwendet. Beispielhaft genannt seien Ester-, Harnstoff-, Biuret-, Allophanat-, Carbodiimid-, Isocyanurat-, Uretdion- und/oder Urethangruppen enthaltende Di- und/oder Polyisocyanate. Im Einzelnen kommen beispielsweise in Betracht: Urethangruppen enthaltende organische, vorzugsweise aromatische, Polyisocyanate mit NCO-Gehalten von 43 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise von 31 bis 21 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht, durch Umsetzung beispielsweise mit niedermolekularen Diolen, Triolen, Dialkylenglykolen, Trialkylen glykolen oder Polyoxyalkylenglykolen mit Molekulargewichten bis 6000, insbesondere mit Molekulargewichten bis 1500, modifiziertes 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, modifizierte 4,4'- und 2,4'-Diphenylmethandiisocyanatmischungen oder modifiziertes Roh-MDI oder 2,4- bzw. 2,6-Toluylendiisocyanat. Die Di- bzw. Polyoxyalkylenglykole können dabei einzeln oder als Gemische eingesetzt werden, beispielsweise genannt seien: Diethylen-, Dipropylenglykol, Polyoxyethylen-, Polyoxypropylen- und Polyoxypropylenpolyoxyethenglykole, -triole und/oder -tetrole. Geeignet sind auch NCO-Gruppen enthaltende Prepolymere mit NCO-Gehalten von 25 bis 3,5 Gew.-%, vorzugsweise von 21 bis 14 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht, hergestellt aus den nachfolgend beschriebenen Polyester- und/oder vorzugsweise Polyetherpolyolen und 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, Mischungen aus 2,4'- und 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, 2,4- und/oder 2,6-Toluylendiisocyanaten oder Roh-MDI. Bewährt haben sich ferner flüssige, Carbodiimidgruppen und/oder Isocyanuratringe enthaltende Polyisocyanate mit NCO-Gehalten von 43 bis 15, vorzugsweise 31 bis 21 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht, z.B. auf Basis von 4,4'-, 2,4'- und/oder 2,2'-Diphenylmethandiisocyanat und/oder 2,4- und/oder 2,6-Toluylendiisocyanat. Die modifizierten Polyisocyanate können miteinander oder mit unmodifizierten organischen Polyisocyanaten wie z.B. 2,4'-, 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, Roh-MDI, 2,4- und/oder 2,6-Toluylendiisocyanat gemischt werden.
- Besonders bewährt haben sich als modifizierte organische Polyisocyanate NCO-gruppenhaltige Prepolymere, die vorteilhafterweise gebildet werden durch Reaktion von zumindest Teilen der Komponenten (a), (b) sowie gegebenenfalls (c) und/oder (d), insbesondere solche, die zumindest anteilig die Komponente (b1) enthalten.
- Neben dem oben beschriebenen erfindungsgemäß eingesetzten Polyetherolgemisch (b) werden gegebenenfalls weitere gegenüber Isocyanaten reaktive Wasserstoffatome aufweisende Verbindungen (c) zugegeben.
- Hierfür kommen vorrangig Verbindungen mit mindestens zwei reaktiven Wasserstoffatomen in Frage. Dabei werden zweckmäßigerweise solche mit einer Funktionalität von 2 bis 8, vorzugsweise 2 bis 3, und einem mittleren Molekulargewicht von 300 bis 8000, vorzugsweise von 300 bis 5000, verwendet. Die Hydroxylzahl der Polyhydroxylverbindungen beträgt dabei in aller Regel 20 bis 160 und vorzugsweise 28 bis 56.
- Die in den Komponenten (b) und (c) verwendeten Polyetherpolyole werden nach bekannten Verfahren, beispielsweise durch anionische Polymerisation mit Alkalihydroxiden, wie z.B. Natrium- oder Kaliumhydroxid oder Alkalialkoholaten, wie z.B. Natriummethylat, Natrium- oder Kaliumethylat oder Kaliumisopropylat als Katalysatoren und unter Zusatz mindestens eines Startermoleküls, das 2 bis 8, vorzugsweise 2 bis 3, reaktive Wasserstoffatome gebunden enthält, oder durch kationische Polymerisation mit Lewisssäuren, wie Antimonpentachlorid, Borfluorid-Etherat u.a., oder Bleicherde als Katalysatoren oder durch Doppelmetallcyanidkatalyse aus einem oder mehreren Alkylenoxiden mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen im Alkylenrest hergestellt. Für spezielle Einsatzzwecke können auch monofunktionelle Starter in den Polyetheraufbau eingebunden werden.
- Geeignete Alkylenoxide sind beispielsweise Tetrahydrofuran, 1,3-Propylenoxid, 1,2- bzw. 2,3-Butylenoxid, Styroloxid und vorzugsweise Ethylenoxid und 1,2-Propylenoxid. Die Alkylenoxide können einzeln, alternierend nacheinander oder als Mischungen verwendet werden.
- Als Startermoleküle kommen beispielsweise in Betracht: Wasser, organische Dicarbonsäuren, wie Bernsteinsäure, Adipinsäure, Phthalsäure und Terephthalsäure, aliphatische und aromatische, gegebenenfalls N-mono-, N,N- und N,N'-dialkylsubstituierte Diamine mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen im Alkylrest, wie gegebenenfalls mono- und dialkylsubstituiertes Ethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin, 1,3-Propylendiamin, 1,3- bzw. 1,4-Butylendiamin, 1,2-, 1,3-, 1,4-, 1,5- und 1,6-Hexamethylendiamin, Phenylendiamin, 2,3-, 2,4- und 2,6-Toluylendiamin und 4,4', 2,4'- und 2,2'-Diaminodiphenylmethan. Als Startermoleküle kommen ferner in Betracht: Alkanolamine, wie z.B. Ethanolamin, N-Methyl- und N-Ethylethanolamin, Dialkanolamine, wie z.B. Diethanolamin, N-Methyl- und N-Ethyldiethanolamin, und Trialkanolamine, wie z.B. Triethanolamin, und Ammoniak. Vorzugsweise verwendet werden mehrwertige, insbesondere zwei- und/oder dreiwertige Alkohole, wie Ethandiol, Propandiol-1,2 und -2,3, Diethylenglykol, Dipropylenglykol, Butandiol-1,4, Hexandiol-1,6, Glycerin, Trimethylolpropan, Pentaerythrit.
- Die Polyetherpolyole, vorzugsweise Polyoxypropylen- und Polyoxypropylenpolyoxyethylenpolyole, besitzen eine Funktionalität von vorzugsweise 2 bis 8 und insbesondere 2 bis 3 und Molekulargewichte von 300 bis 8000, vorzugsweise 300 bis 6000 und insbesondere 1000 bis 5000 und geeignete Polyoxytetramethylenglykole ein Molekulargewicht bis ungefähr 3500.
- Als Polyetherpolyole eignen sich ferner polymermodifizierte Polyetherpolyole, vorzugsweise Pfropfpolyetherpolyole, insbesondere solche auf Styrol- und/oder Acrylnitrilbasis, die durch in situ Polymerisation von Acrylnitril, Styrol oder vorzugsweise Mischungen aus Styrol und Acrylnitril, z.B. im Gewichtsverhältnis 90:10 bis 10:90, vorzugsweise 70:30 bis 30:70, zweckmäßigerweise in den vorgenannten Polyetherpolyolen analog den Angaben der deutschen Patentschriften 11 11 394, 12 22 669 (
US 3304273 , 3383351, 3523093), 1152536 (GB 1040452) und 1152537 (GB 987618 EP-B-011752 US 4304708 ),US-A-4374209 undDE-A-32 31 497 . - Die Polyetherpolyole können einzeln oder in Form von Mischungen verwendet werden.
- Neben den beschriebenen Polyetherpolyole können in geringen Mengen beispielsweise auch Polyetherpolyamine und/oder weitere Polyole, ausgewählt aus der Gruppe der Polyetterpolyole, Polythioetherpolyole, Polyesteramide, hydroxylgruppenhaltigen Polyacetale und hydroxylgruppenhaltigen aliphatischen Polycarbonate oder Mischungen aus mindestens zwei der genannten Polyole verwendet werden. Vorzugsweise wird aber ohne weitere Komponenten gearbeitet.
- Die Polyurethanweichschaumstoffe können ohne oder unter Mitverwendung von Kettenverlängerungs- und/oder Vernetzungsmitteln hergestellt werden, wobei diese in der Regel aber nicht erforderlich sind. Als Kettenverlängerungs- und/oder Vernetzungsmittel verwendet werden Diole und/oder Triole mit Molekulargewichten kleiner als 400, vorzugsweise 60 bis 300. In Betracht kommen beispielsweise aliphatische, cycloaliphatische und/oder araliphatische Diole mit 2 bis 14, vorzugsweise 4 bis 10 Kohlenstoffatomen, wie z.B. Ethylenglykol, Propandiol-1,3, Decandiol-1,10, o-, m-, p-Dihydroxycyclohexan, Diethylenglykol, Dipropylenglykol und vorzugsweise Butandiol-1,4, Hexandiol-1,6 und Bis-(2-hydroxyethyl)-hydrochinon, Triole, wie 1,2,4- und 1,3,5-Trihydroxycyclohexan, Triethanolamin, Diethanolamin, Glycerin und Trimethylolpropan und niedermolekulare hydroxylgruppenhaltige Polyalkylenoxide auf Basis Ethylen- und/oder 1,2-Propylenoxid und den vorgenannten Diolen und/oder Triolen als Startermoleküle.
- Sofern zur Herstellung der Polyurethanschaumstoffe Kettenverlängerungsmittel, Vernetzungsmittel oder Mischungen davon Anwendung finden, kommen diese zweckmäßigerweise in einer Menge bis zu 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Polyolverbindungen, zum Einsatz.
- Die Verbindungen der Komponente (c) können einzeln oder in Form von Mischungen verwendet werden.
- Als Treibmittel (d) können die aus der Polyurethanchemie allgemein bekannten Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) sowie hoch- und/oder perfluorierte Kohlenwasserstoffe verwendet werden. Der Einsatz dieser Stoffe wird jedoch aus ökologischen Gründen stark eingeschränkt bzw. ganz eingestellt. Neben HFCKW und HFKW bieten sich insbesondere aliphatische und/oder cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe, insbesondere Pentan und Cyclopentan oder Acetale, wie z.B. Methylal, als Alternativtreibmittel an. Diese physikalischen Treibmittel werden üblicherweise der Polyolkomponente des Systems zugesetzt. Sie können jedoch auch in der Isocyanatkomponente oder als Kombination sowohl der Polyolkomponente als auch der Isocyanatkomponente zugesetzt werden. Möglich ist auch ihre Verwendung zusammen mit hoch- und/oder perfluorierten Kohlenwasserstoffen, in Form einer Emulsion der Polyolkomponente. Als Emulgatoren, sofern sie Anwendung finden, werden üblicherweise oligomere Acrylate eingesetzt, die als Seitengruppen Polyoxyalkylen- und Fluoralkanreste gebunden enthalten und einen Fluorgehalt von ungefähr 5 bis 30 Gew.-% aufweisen. Derartige Produkte sind aus der Kunststoffchemie hinreichend bekannt, z.B.
EP-A-0351614 . Die eingesetzte Menge des Treibmittels bzw. der Treibmittelmischung liegt dabei bei 1 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 10 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (b) bis (d). - Weiterhin ist es möglich und üblich, als Treibmittel der Polyolkomponente Wasser in einer Menge von 0,5 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (b) bis (d), zuzusetzen. Der Wasserzusatz kann in Kombination mit dem Einsatz der anderen beschriebenen Treibmittel erfolgen.
- Vorzugsweise wird im Sinne der Erfindung Wasser als Treibmittel benutzt.
- Als Katalysatoren (e) zur Herstellung der Polyurethanweichschaumstoffe werden insbesondere Verbindungen verwendet, die die Reaktion der reaktiven Wasserstoffatome, insbesondere hydroxylgruppenenthaltender Verbindungen der Komponenten (b), (c) und (d), mit den organischen, gegebenenfalls modifizierten Polyisocyanaten (a) stark beschleunigen. In Betracht kommen organische Metallverbindungen, vorzugsweise organische Zinnverbindungen, wie Zinn-(II)-salze von organischen Carbonsäuren, z.B. Zinn-(II)-acetat, Zinn-(II)-octoat, Zinn-(II)-ethylhexoat und Zinn-(II)-laurat, und die Dialkylzinn-(IV)-salze von organischen Carbonsäuren, z.B. Dibutylzinndiacetat, Dibutylzinndilaurat, Dibutylzinnmaleat und Dioctylzinndiacetat. Die organischen Metallverbindungen werden allein oder vorzugsweise in Kombination mit stark basischen Aminen eingesetzt. Genannt seien beispielsweise Amidine, wie 2,3-Dimethyl-3,4,5,6-tetrahydropyrimidin, tertiäre Amine, wie Triethylamin, Tributylamin, Dimethylbenzylamin, N-Methyl-, N-Ethyl-, N-Cyclohexylmorpholin, N,N,N',N'-Tetramethylethylendiamn, N,N,N',N'-Tetramethylbutandiamin, N,N,N',N'-Tetramethylhexandiamin-1,6, Pentamethyldiethylentriamin, Tetramethyldiaminoethylether, Bis-(dimethylaminopropyl)-harnstoff, Dimethylpiperazin, 1,2-Dimethylimidazol, 1-Aza-bicyclo-(3,3,0)-octan und vorzugsweise 1,4-Diazabicyclo-(2,2,2)-octan, und Aminoalkanolverbindungen, wie Triethanolamin, Triisopropanolamin, N-Methyl- und N-Ethyldiethanolamin und Dimethylethanolamin.
- Als Katalysatoren kommen ferner in Betracht: Tris-(dialkylaminoalkyl)-s-hexahydrotriazine, insbesondere Tris-(N,N-dimethylaminopropyl)-s-hexahydrotriazin, Tetraalkylammoniumhydroxide, wie Tetramethylammoniumhydroxid, Alkalihydroxid, wie Natriumhydroxid, und Alkalialkoholate, wie Natriummethylat und Kaliumisopropylat, sowie Alkalisalze von langkettigen Fettsäuren mit 10 bis 20 C-Atomen und gegebenenfalls seitenständigen OH-Gruppen. Vorzugsweise verwendet werden 0,001 bis 5 Gew.-%, insbesondere 0,05 bis 2 Gew.-% Katalysator bzw. Katalysatorkombination, bezogen auf das Gewicht der Aufbaukomponente (b) bis (f).
- Der Reaktionsmischung zur Herstellung der erfindungsgemäßen Polyurethanweichschaumstoffe können gegebenenfalls noch weitere Hilfsmittel und/oder Zusatzstoffe (f) einverleibt werden. Genannt seien beispielsweise Flammschutzmittel, Stabilisatoren, Füllstoffe, Farbstoffe, Pigmente und Hydrolyseschutzmittel sowie fungistatische und bakteriostatisch wirkende Substanzen.
- Geeignete Flammschutzmittel sind beispielsweise Trikresylphosphat, Tris-(2-chlorethyl)phosphat, Tris-(2-chlorpropyl)-phosphat, Tetrakis-(2-chlorethyl)-ethylendi-phosphat, Dimethylmethanphosphonat, Diethanolaminomethylphosphonsäurediethylester sowie handelsübliche halogenhaltige Flammschutzpolyole. Außer den bereits genannten halogensubstituierten Phosphaten können auch anorganische oder organische Flammschutzmittel, wie roter Phosphor, Aluminiumoxidhydrat, Antimontrioxid, Arsenoxid, Ammoniumpolyphosphat und Calciumsulfat, Blähgraphit oder Cyanursäurederivate, wie z.B. Melamin, oder Mischungen aus mindestens zwei Flammschutzmitteln, wie z.B. Ammoniumpolyphosphaten und Melamin sowie gegebenenfalls Maisstärke oder Ammoniumpolyphosphat, Melamin und Blähgraphit und/oder gegebenenfalls aromatische Polyester zum Flammfestmachen der Polyisocyanatpolyadditionsprodukte verwendet werden. Besonders wirksam erweisen sich dabei Zusätze an Melamin. Im Allgemeinen hat es sich als zweckmäßig erwiesen, 5 bis 50 Gew.-Teile, vorzugsweise 5 bis 25 Gew.-Teile, der genannten Flammschutzmittel für jeweils 100 Gew.-Teile der Aufbaukomponenten (b) bis (f) zu verwenden.
- Als oberflächenaktive Substanzen kommen z.B. Verbindungen in Betracht, welche zur Unterstützung der Homogenisierung der Ausgangsstoffe dienen und gegebenenfalls auch geeignet sind, die Zellstruktur der Kunststoffe zu regulieren. Genannt seien beispielsweise Emulgatoren, wie die Natriumsalze der Ricinusölsulfate oder von Fettsäuren sowie Salze von Fettsäuren mit Aminen, z.B. ölsaures Diethylamin, stearinsaures Diethanolamin, ricinolsaures Diethanolamin, Salze von Sulfonsäuren, z.B. Alkali- oder Ammoniumsalze von Dodecylbenzol- oder Dinaphthylmethandisulfonsäure und Ricinolsäure, oxethylierte Alkylphenole, oxethylierte Fettalkohole, Paraffinöle, Ricinusöl-, bzw. Ricinolsäureester, Türkischrotöl und Erdnussöl und Zellregler, wie Parafffine, Fettalkohole und Dimethylpolysiloxane.
- Als Schaumstabilisatoren finden erfindungsgemäß solche auf Silikonbasis, insbesondere hydrophil eingestellte Silikonstabilisatoren Verwendung, wie sie weiter oben beschrieben wurden. Daneben können in geringen Mengen auch andere, in der Polyurethanchemie übliche Schaumstabilisatoren mitverwendet werden. Vorteilhafterweise wird aber ohne Einsatz weiterer Schaumstabilisatoren gearbeitet.
- Als Füllstoffe, insbesondere verstärkend wirkende Füllstoffe, sind die an sich bekannten, üblichen organischen und anorganischen Füllstoffe, Verstärkungsmittel, Beschwerungsmittel, Mittel zur Verbesserung des Abriebverhaltens in Anstrichfarben, Beschichtungsmittel usw. zu verstehen. Im Einzelnen seien beispielhaft genannt: anorganische Füllstoffe, wie silikatische Mineralien, beispielsweise Schichtsilikate, wie Antigorit, Serpentin, Hornblenden, Ampibole, Chrisotil und Talkum, Metalloxide, wie Kaolin, Aluminiumoxide, Titanoxide und Eisenoxide, Metallsalze, wie Kreide, Schwerspat und anorganische Pigmente, wie Cadmiumsulfid und Zinksulfid, sowie Glas u.a.. Vorzugsweise verwendet werden Kaolin (China Clay), Aluminiumsilikat und Copräzipitate aus Bariumsulfat und Aluminiumsilikat sowie natürliche und synthetische faserförmige Mineralien, wie Wollastonit, Metall- und insbesondere Glasfasern verschiedener Länge, die gegebenenfalls geschlichtet sein können. Als organische Füllstoffe kommen beispielsweise in Betracht: Kohle, Kollophonium, Cyclopentadienylharze und Pfropfpolymerisate sowie Cellulosefasern, Polyamid-, Polyacrylnitril-, Polyurethan-, Polyesterfasern auf der Grundlage von aromatischen und/oder aliphatischen Dicarbonsäureestern und insbesondere Kohlenstofffasern. Die anorganischen und organischen Füllstoffe können einzeln oder als Gemische verwendet werden und werden der Reaktionsmischung vorteilhafterweise in Mengen von 0,5 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Komponenten (a) bis (f), einverleibt, wobei jedoch der Gehalt an Matten, Vliesen und Geweben aus natürlichen und synthetischen Fasern Werte bis 80 erreichen kann.
- Nähere Angaben über die oben genannten anderen üblichen Hilfs- und Zusatzstoffe sind der Fachliteratur, beispielsweise der Monographie von J.H. Saunders und K.C. Frisch "High Polymers" Band XVI, Polyurethanes, Teil 1 und 2, Verlag Interscience Publishers 1962 bzw. 1964, oder dem oben zitierten Kunststoffhandbuch, Polyurethane, Band VII, Hanser-Verlag München, Wien, 1. bis 3. Auflage, zu entnehmen.
- Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Schäume werden die organischen und/oder modifizierten organischen Polyisocyanate (a), das Polyetherolgemisch (b) und gegebenenfalls weiteren gegenüber Isocyanaten reaktive Wasserstoffatome aufweisenden Verbindungen (c) sowie weiteren Bestandteilen (d) bis (f) in solchen Mengen zur Umsetzung gebracht, dass das Äquivalenzverhältnis von NCO-Gruppen der Polyisocyanate (a) zur Summe der reaktiven Wasserstoffatome der Komponenten (b) bis (f) 0,70 bis 1,25:1, vorzugsweise 0,90 bis 1,15:1, beträgt.
- Polyurethanschaumstoffe nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden vorteilhafterweise nach dem one-shot-Verfahren, beispielsweise mit Hilfe der Hochdruck- oder Niederdruck-Technik in offenen oder geschlossenen Formwerkzeugen, beispielsweise metallischen Formwerkzeugen hergestellt. Üblich ist auch das kontinuierliche Auftragen des Reaktionsgemisches auf geeignete Bandstraßen zur Erzeugung von Schaumblöcken.
- Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, nach dem Zweikomponentenverfahren zu arbeiten und die Aufbaukomponenten (b) bis (f) zu einer sogenannten Polyolkomponente, oft auch als Komponente A bezeichnet, zu vereinigen und als Isocyanatkomponente, oft auch als Komponente B bezeichnet, die organischen und/oder modifizierten organischen Polyisocyanate (a), besonders bevorzugt ein NCO-Prepolymer oder Mischungen aus diesem Prepolymeren und weiteren Polyisocyanaten, und gegebenenfalls Treibmittel (d) zu verwenden.
- Die Ausgangskomponenten werden bei einer Temperatur von 15 bis 90°C, vorzugsweise von 20 bis 60°C und insbesondere von 20 bis 35°C, gemischt und in das offene oder gegebenenfalls unter erhöhtem Druck in das geschlossene Formwerkzeug eingebracht oder bei einer kontinuierlichen Arbeitsstation auf ein Band, das die Reaktionsmasse aufnimmt, aufgetragen. Die Vermischung kann mechanisch mittels eines Rührers, mittels einer Rührschnecke oder durch eine Hochdruckvermischung in einer Düse durchgeführt werden. Die Formwerkzeugtemperatur beträgt zweckmäßigerweise 20 bis 110°C, vorzugsweise 30 bis 60°C und insbesondere 35 bis 55°C.
- Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Polyurethanweichschaumstoffe weisen eine Dichte von10 bis 800 kg/m3, vorzugsweise von 30 bis 100 kg/m3 und insbesondere von 30 bis 80 kg/m3, auf. Sie sind extrem offenzellig, wobei die Schaumhäute insbesondere in Schäumrichtung nahezu vollständig entfernt sind. Sie zeigen ein Wasseraufnahmevermögen von vorzugsweise größer als 150%, insbesondere größer als 200%, wobei das Wasseraufnahmevermögen wie folgt berechnet wird:
Gew.(2): Schaumgewicht feucht - Zur Erzielung der gewünschten Offenzelligkeit wird ein Gemisch des erfindungsgemäßen Polyols (b1.1) und Wasser (99/1 Gew.-Teile) mit einer geeigneten Menge an Silikonstabilisator so abgemischt, dass eine Oberflächenspannung größer als 25 mN/m realisiert wird (kritischer Stabilisatortest). Diese so ermittelte Silikonstabilisatormenge kann der eigentlichen Polyolkomponente als Stabilisator zugesetzt werden, wobei der gewünschte Grad der Retikulierung erreicht wird. Eine Verschiebung dieser Oberflächenspannung zu niedrigeren Werten hin und/oder die Verwendung von nicht erfindungsgemäßen Polyolen führt zu fein- bzw. geschlossenzelligen Schäumen. Durch eine Erhöhung der Stabilisatormenge kann eine Zellverkleinerung realisiert werden.
- Die erfindungsgemäßen Polyurethanweichschaumstoffe sind sowohl als Formweichschaum als auch insbesondere als Blockweichschaum verarbeitbar. Sie eignen sich besonders als Polstermaterial im Möbelsitzsektor, zur Hohlraumausfüllung und als Träger- und Filtermedium.
- Die vorliegende Erfindung soll anhand der angeführten Beispiele erläutert werden, ohne jedoch hierdurch eine entsprechende Eingrenzung vorzunehmen.
- Die folgende Tabelle zeigt die Zusammensetzung der in-situ retikulierten Weichschäume (frei verschäumt). Die Oberflächenspannung gibt den Wert, der für die Zusammensetzung Polyol (b1.1), Silikonstabilisator und Wasser gemessen wurde.
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- GT Gew.-Teile
- Polyol (b1.1a) – OH-Zahl 42 mg KOH/g, Polyetheralkohol auf Basis von Propylen- und Ethylenoxid (72 Gew.-%), Starter Glycerin (BASF);
- Polyol (b1.1b) – OH-Zahl 47 mg KOH/g, Polyetheralkohol auf Basis von Propylen- und Ethylenoxid (75 Gew.-%), Starter Glycerin (BASF);
- Polyol (b1.1c) – OH-Zahl 43 mg KOH/g, Polyetheralkohol auf Basis von Propylen- und Ethylenoxid (72 Gew.-%), Starter Ethylenglykol;
- Polyol (b1.2) – OH-Zahl 35 mg KOH/g, Polyetheralkohol auf Basis von Propylen- und Ethylenoxid (13 Gew.-%), Starter Glycerin, Anteil primäre OH-Gruppen 72 % (BASF);
- Polyol (b2) – OH-Zahl 55 mg KOH/g, Polyetheralkohol auf Basis von Propylenoxid, Starter Propylenglykol (BASF);
- Lupragen® N 206 – Aminkatalysator (BASF);
- Lupragen® N 201 – Aminkatalysator (BASF);
- Sililkonstabilisator – DC 198 (Air Products);
- Lupranat® MI – NCO-Gehalt 33,6 Gew.-%, Isomerengemisch 4,4'-MDI, 2,4'-MDI;
- Lupranat® M20A – NCO-Gehalt 31,6 Gew.-%, Polyphenylenpolymethylenpolyisocyanat;
- Lupranat® T80 – NCO-Gehalt 48,3 Gew.-%, TDI 80/20.
Claims (14)
- Verfahren zur Herstellung von in-situ retikulierten Polyurethanweichschaumstoffen durch Umsetzung von organischen und/oder modifizierten organischen Polyisocyanaten (a) mit einem Polyetherolgemisch (b) und gegebenenfalls weiteren gegenüber Isocyanaten reaktive Wasserstoffatome aufweisenden Verbindungen (c) in Gegenwart von Wasser und/oder anderen Treibmitteln (d), Katalysatoren (e) und weiteren Hilfs- und Zusatzstoffen (f), dadurch gekennzeichnet, dass das Polyetherolgemisch (b) aus b1) mindestens einem mindestens zweifunktionellen Polyetherol der OH-Zahl 20 bis 150 mg KOH/g auf der Basis von Propylenoxid und/oder Butylenoxid und Ethylenoxid mit einem Ethylenoxidanteil von mehr als 40 Gew.-%, bezogen auf die eingesetzte Gesamtmenge an Alkylenoxid, (b1.1) und gegebenenfalls weiteren mindestens zweifunktionellen Polyetherolen der OH-Zahl von 20 bis 150 mg KOH/g auf der Basis von Propylenoxid und/oder Butylenoxid und Ethylenoxid mit einem Ethylenoxidanteil von höchstens 40 Gew.-%, bezogen auf die eingesetzte Gesamtmenge an Alkylenoxid, die einen Anteil an primären OH-Gruppen von mehr als 40% aufweisen, (b1.2), mit Anteilen der Komponente (b1) von insgesamt mindestens 70 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente (b), wobei (b1.1) in Anteilen von mindestens 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente (b), enthalten ist, und b2) mindestens einem mindestens zweifunktionellen Polyetherol auf der Basis von Propylenoxid und/oder Butylenoxid mit einer OH-Zahl von größer als 25 mg KOH/g in Anteilen von höchstens 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente (b), besteht und Silikonstabilisatoren in Anteilen von 0,02 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (b) bis (f), eingesetzt werden.
- Verfahren nach Ansprüche 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Komponente (b1.1) ein Polyol eingesetzt wird, das in einem Gemisch aus 99 Gew.-Teilen dieses Polyols (b1.1) und 1 Gew.-Teil Wasser bei Zusatz des Silikonstabilisators eine Oberflächenspannung von größer als 25 mN/m aufweist.
- Verfahren nach Anspruche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente (b1) in Anteilen von 70 bis 90 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente (b), eingesetzt wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente (b1.1) in Anteilen von mehr als 65 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente (b), eingesetzt wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente (b2) in Anteilen von weniger als 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente (b), eingesetzt wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Silikonstabilisatoren mit hydrophilem Charakter eingesetzt werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Silikonstabilisatoren in Anteilen von 0,1 bis 1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (b) bis (f), eingesetzt werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Silikonstabilisators so bemessen wird, dass sich bei einem Gemisch aus 99 Gew.-Teilen der Komponente (b1.1) und 1 Gew.-Teil Wasser durch Zusatz des Silikonstabilisators eine Oberflächenspannung von größer als 25 mN/m in diesem Gemisch einstellt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als organische und/oder modifizierte organische Polyisocyanate (a) Toluylendiisocyanat, Gemische aus Diphenylmethandiisocyanat-Isomeren, Gemische aus Diphenylmethandiisocyanat und Polyphenylpolymethylenpolyisocyanat oder Toluylendiisocyanat mit Diphenylmethandiisocyanat und/oder Polyphenylpolymethylenpolyisocyanat eingesetzt werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als organische und/oder modifizierte organische Polyisocyanate (a) NCO-gruppenhaltige Prepolymere, gebildet aus der Reaktion der Isocyanate (a) mit den Polyetherolen (b) sowie gegebenenfalls den Komponenten (c) und/oder (d), eingesetzt werden.
- Retikulierte Polyurethanweichschaumstoffe, herstellbar nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
- Polyurethanweichschaumstoffe gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Wasseraufnahmevermögen von größer als 150% aufweisen.
- Polyurethanweichschaumstoffe gemäß Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie sowohl als Formweichschaum als auch insbesondere als Blockschaum verarbeitbar sind.
- Verwendung der Polyurethanweichschaumstoffe gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13 für Polsterzwecke, zur Hohlraumausfüllung und als Träger- und Filtermedium.
Priority Applications (4)
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