DE69509901T2

DE69509901T2 - Polyurethan-schaumstoff für verpackungszwecke

Info

Publication number: DE69509901T2
Application number: DE69509901T
Authority: DE
Inventors: Henri Mispreuve; Ulrich Tribelhorn; Simon Waddington
Original assignee: Dow Chemical Co
Current assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1994-08-05
Filing date: 1995-08-03
Publication date: 1999-09-23
Anticipated expiration: 2015-08-04
Also published as: ES2131844T3; HUT76684A; FI970471L; DE69509901D1; CA2195655A1; NO970500D0; RU2144046C1; WO1996004325A1; ATE180501T1; NO970500L; PL179559B1; JPH10504337A; FI970471A0; US5484820A; PL318523A1; CA2195655C; EP0773967B1; CZ34297A3; EP0773967A1; HU220293B

Description

Diese Erfindung betrifft zelliges Polurethan, die Herstellung davon und seine Verwendung beim Verpacken von zerbrechlichen oder empfindlichen Gegenständen.
Zerbrechliche oder empfindliche Gegenstände, einschließlich z. B. elektronische Instrumente, empfindlichem Glas und stoßempfindlichen Chemikalien erfordern einen speziellen Schutz, wenn sie beim Transport oder bei der Lagerung nicht beschädigt werden sollen. Eine gut bekannte Vorgehensweise ist es, ein zelliges, stoßabsorbierendes Kunststoffverpackungsmaterial, wie etwa Polystyrol- oder Polyurethanschaum zu verwenden, um den Gegenstand innerhalb der Grenzen einer harten oder halbharten Kiste oder Umschließung zu umhüllen und abzustützen. Solche Techniken werden z. B. in den US-Patent Nr. 2,897,641; 3,190,422; 3,173,535; 3,415,364 und 3,750,871 offenbart. Wenn Polyurethanschaum als das Verpackungsmaterial ausgewählt wird, handelt es sich typischerweise um einen Polyurethan-Hartschaumstoff oder Polyurethan-Halbhartschaumstoff mit einer Dichte von 8 bis 15 Kilogramm pro Kubikmeter. Während ein harter oder halbharter Verpackungsschaum wirkt, um die physikalische Bewegung des verpackten Gegenstands einzugrenzen, wird häufig beobachtet, daß seine Fähigkeit, Stoßbelastungen und Vibrationen abzuschwächen, nicht immer die Anforderungen der Industrie erfüllt.
Als Alternative kann Polyurethan-Weichschaum oder Polyurethan- Halbweichschaum zur Verwendung in Verpackungsanwendungen in Betracht gezogen werden, von dem bekannt ist, daß er bessere Schall- und Vibrationsdämpfungseigenschaften aufweist. Die Tragfähigkeitseigenschaften eines solchen Schaums erfüllen jedoch nicht immer die Anforderungen der Industrie für die Verpackung von empfindlichen Gegenständen. Entsprechend wäre es wünschenswert, einen Polyurethanschaum zur Verwendung in Verpackungsanwendungen zu entwickeln, der wirksam Stoßbelastungen und Vibrationen abschwächen kann und der attraktive Tragfähigkeitseigenschaften aufweist. Um weiterhin solche Eigenschaften zu verbessern, wäre es ebenfalls wünschenswert, wenn ein solcher Schaum eine verbesserte Ermüdungsbeständigkeit zeigen könnte. Schaum mit einer verbesserten Ermüdungsbeständigkeit würde ermöglichen, daß er zur Wiederverwendung in der Verpackungsanwendung in Betracht gezogen wird, ohne daß er sofort verschrottet werden muß.
Zusätzlich zu den oben erwähnten gewünschten Leistungserfordernissen wäre es wünschenswert, wenn der Polyurethanschaum durch ein Verfahren hergestellt werden könnte, das keine oder wenige flüchtige Emissionen an die Umgebung von Substanzen aufweist, die als unerwünscht für die Umwelt betrachtet werden. Insbesondere wäre es wünschenswert, die Verwendung von bestimmten halogenierten Treibmitteln zu vermeiden, die als aggressiv gegenüber dem Ozongehalt der Erdatmosphäre betrachtet werden.
Um den obigen Wünschen entgegenzukommen haben die Anmelder einen alternativen Polyurethanschaum entwickelt, der insbesondere zur Verpackung von empfindlichen oder zerbrechlichen Gegenständen geeignet ist. Die Anfälligkeit solcher Gegenstände gegenüber einer Beschädigung durch Stoß oder Vibration kann mittels eines G-Faktors ausgedrückt werden. Mit dem Ausdruck "zerbrechlich" werden im allgemeinen Gegenstände verstanden, die für eine Beschädigung anfällig sind, wenn sie einem G-Faktor von 206 bis 40 G ausgesetzt werden; mit dem Ausdruck "empfindlich" werden Gegenstände verstanden, die anfällig für Beschädigung sind, wenn sie einem G-Faktor von mehr als 40 G und bis zu 100 G ausgesetzt werden. Ein Gegenstand wird als anfälliger gegenüber einer Beschädigung betrachtet, je niedriger sein G-Faktor ist. Entsprechend sollte, wenn ein Polyurethanschaum als Verpackungsmaterial verwendet wird, ein solcher Schaum ausreichend das Aussetzen des Artikels an die möglicherweise beschädigende G-Kraft begrenzen.
In einem ersten Aspekt betrifft diese Erfindung ein zelliges Polyurethanpolymer, das eine offene oder verbundene zellige Struktur, eine Gesamtdichte von 20 bis 40 kg/m³ und, basierend auf einer Dicke von 75 mm, einen G-Wert von 75 oder weniger bei einer statischen Beanspruchung von größer als oder gleich 0,4 psi (2,75 kPa) aufweist, bestimmt durch eine herkömmliche Testvorgehensweise, umfassend BS7539 (1992), Sektion 2, Methode 1, welches ein Polyisocyanat und eine Polyetherpolyolzusammensetzung umfaßt, worin die Polyetherpolyolzusammensetzung, bezogen auf die vorliegenden Gesamtgewichtsteile von (i) und (ii) umfaßt:
(i) von 25 bis 65 Prozent eines Polyetherpolyols, das durchschnittlich von 2 bis 4 Hydroxylgruppen/Molekül und ein Äquivalentgewicht von 150 bis 500 hat; und
(ii) von 35 bis 75 Prozent eines Polyetherpolyols, das durchschnittlich von 2 bis 6 Hydroxylgruppen/Molekül, ein Äquivalentgewicht von 600 bis 3000, und einen Oxyethylengehalt von mindestens 50 Gewichtsprozent hat.
In einem zweiten Aspekt betrifft diese Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines zelligen Polyurethanpolymers, das eine offene oder verbundene zellige Struktur, eine Gesamtdichte von 20 bis 40 kg/m³ und, basierend auf einer Dicke von 75 mm, einen G-Wert von 75 oder weniger bei einer statischen Beanspruchung von größer als oder gleich 0,4 psi (2,75 kPa) aufweist, bestimmt durch eine herkömmliche Testvorgehensweise, umfassend BS7539 (1992), Sektion 2, Methode 1, welches das Umsetzen eines Polyisocyanats mit einer Polyetherpolyolzusammensetzung in Gegenwart von Wasser umfaßt, worin
(a) die Polyetherpolyolzusammensetzung, bezogen auf die vorliegenden Gesamtgewichtsteile von (i) und (ii) umfaßt:
(i) von 25 bis 65 Prozent eines Polyetherpolyols, das durchschnittlich von 2 bis 4 Hydroxylgruppen/Molekül und ein Äquivalentgewicht von 150 bis 500 hat; und
(ii) von 35 bis 75 Prozent eines Polyetherpolyols, das durchschnittlich von 2 bis 6 Hydroxylgruppen/Molekül, ein Äquivalentgewicht von 600 bis 3000 und einen Oxyethylengehalt von mindestens 50 Gewichtsprozent hat;
(b) das Wasser in einer Menge von 1 bis 8 Teilen pro 100 Gewichtsteile der Polyetherpolyolzusammensetzung vorliegt;
(c) das Polyisocyanat, das in einer ausreichenden Menge vorliegt, um einen Isocyanatreaktionsindex von 50 bis 150 zu liefern, eine mittlere Isocyanatfunktionalität von 2, 3 bis 3,5 aufweist und Methylendiphenylisocyanat und mindestens 40 Gewichtsprozent Polymethylenpolyphenylisocyanat umfaßt.
In einem dritten Aspekt ist diese Erfindung ein Verfahren zur Verpackung von zerbrechlichen Gegenständen mit einem zelligen, stoßabsorbierenden Material, worin das verwendete Material ein Polyurethanschaum wie oben erwähnt ist, der bevorzugt gemäß dem oben erwähnten Verfahren erhalten wurde.
Das offenzellige Polyurethanschaumprodukt dieser Erfindung hat eine mittlere Gesamtdichte von 20 bis 40 und bevorzugt von 25 bis 35 kg/m³. Ein offenzelliger Schaum liefert eine attraktive Dimensionsstabilität, die nicht immer von einem geschlossenzelligen Schaum gezeigt wird, was hoch wünschenswert ist, wenn solch ein Schaum für Verpackungsanwendungen verwendet werden soll. Der Schaum der vorliegenden Erfindung kann zusätzlich dadurch gekennzeichnet sein, daß er für eine Probe mit einer Dicke von 75 mm einen G-Wert von 75 oder weniger bei einer statischen Beanspruchung von größer als oder gleich 0,4 psi (2,75 kPa), bevorzugt 60 oder weniger bei einer statischen Beanspruchung von größer als oder gleich 0,3 psi (2 kPa) und mehr bevorzugt 50 oder weniger bei einer statischen Beanspruchung größer als oder gleich 0,3 psi (2 kPa) aufweist. Mit dem Ausdruck "G-Wert" ist zu verstehen, daß der Schaum die Fähigkeit hat, Stoß und Vibrationen derart ausreichend abzuschwächen, daß der verpackte Gegenstand unter normalen Umständen mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht einer G-Kraft größer als dieser Zahlenwert ausgesetzt wird. Je höher der G-Wert des Schaums ist, desto weniger geeignet kann er für die Verpackung von zerbrechlichen oder empfindlichen Gegenständen sein. Bevorzugt zeigt der erfindungsgemäße Schaum einen G-Wert von 206 bis 75 G bei einer statischen Beanspruchung von 0,4 bis 1,5 psi (2,75 bis 9,65 kPa) und bevorzugt einen Wert von 206 bis 50 G bei einer statischen Beanspruchung von 0,3 bis 1,5 psi (2 bis 9,65 kPa). Ein solcher G-Wert kann durch eine herkömmliche Testvorgehensweise, umfassend BS7539 (1992), Sektion 2, Methode 1 bestimmt werden, worin ausgewählte Gewichte von einer spezifizierten Höhe auf eine Schaumprobe vorgegebener Dicke fallengelassen werden. Es muß bemerkt werden, daß, wenn die Dicke der Schaumprobe verringert wird, der beobachtete G-Wert höher wird. Aus diesem Grund sollte der G-Wert von verschiedenen Schäumen, wenn er sinnvollerweise verglichen wird, von Proben bestimmt werden, die eine ähnliche Zellorientierung und Probendicke aufweisen.
Es wird gegenwärtig in Betracht gezogen, daß die attraktiven Stoßtransmissions-Abschwächungseigenschaften, die von dem Schaum gezeigt werden, mit der Glasübergangstemperatur des Polyurethanpolymers assoziiert sind, wobei es vorteilhaft ist, ein Polymer mit einer Glasübergangstemperatur zu haben, die dem Betriebstemperaturbereich, häufig Umgebungstemperaturbereich, bei dem der Schaum bei der Anwendung eingesetzt werden kann, angenähert ist. Für diesen Zweck zeigt der erfindungsgemäße Schaum vorteilhafterweise eine Glasübergangstemperatur im Bereich von -40ºC bis +60ºC, bevorzugt von -10ºC bis +55ºC und mehr bevorzugt von 0ºC bis +50ºC.
Der Polyurethanschaum der vorliegenden Erfindung kann durch Umsetzen einer bestimmten Polyetherpolyolzusammensetzung mit einer bestimmten Polyisocyanatzusammensetzung in Gegenwart eines Treibmittels, umfassend Wasser, hergestellt werden.

Die Polyetherpolyolzusammensetzung

Die Polyetherpolyolzusammensetzung umfaßt, bezogen auf die Gesamtgewichtsteile der ersten und zweiten vorliegenden Komponente: als erste Komponente von 25 bis 65 Prozent eines Polyetherpolyols, das durchschnittlich von 2 bis 4 Hydroxylgruppen/Molekül und ein Äquivalentgewicht von 150 bis 500 aufweist; und als zweite Komponente von 35 bis 75 Prozent eines Polyetherpolyols, das durchschnittlich von 2 bis 6 Hydroxylgruppen/Molekül, ein Äquivalentgewicht von 600 bis 3000 und einen Oxyethylengehalt von mindestens 50 Gewichtsprozent aufweist.
Die erste Komponente liegt vorteilhafterweise in einer Menge von bevorzugt von 30 und mehr bevorzugt von 35 und bevorzugt bis zu 60 Gewichtsprozent vor. Das als erste Komponente vorliegende Polyetherpolyol hat bevorzugt ein Hydroxyläquivalentgewicht von von 200, mehr bevorzugt von von 250 und bevorzugt bis zu 450, mehr bevorzugt bis zu 400. Solch ein Polyetherpolyol enthält bevorzugt durchschnittlich von 2,5 bis 3,6 Hydroxylgruppen pro Molekül. Die Polyetherpolyolzusammensetzung umfaßt bevorzugt von 35 bis 60 Prozent von (i), das ein Äquivalentgewicht von 350 bis 400 aufweist.
Polyetherpolyole, die dieser Beschreibung entsprechen, werden im Verfahren der vorliegenden Erfindung für den Zweck verwendet, eine gewünschte Glasübergangstemperatur des Endpolymers zu liefern.
Geeignete Polyetherpolyole zur Verwendung als erste Komponente umfassen solche Polyole, die durch Umsetzen eines Alkylenoxids, wie etwa z. B. Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid oder von Gemischen von zwei oder mehr solcher Oxide mit einem aktiven Wasserstoff-enthaltenden Initiator erhalten werden. Typische Initiatoren umfassen Wasser, Alkylenglykole, wie etwa Propylenglykol, Glycerin, Trimethylolpropan oder Ethylendiamin. Beispiele von geeigneten kommerziell erhältlichen Polyetherpolyolprodukten umfassen solche, die als VORANOLT"" CP260, VORANOLT"" CP450, VORANOLT"" CP 700 und VORANOL7 CP1000 bezeichnet sind, die alle von The Dow Chemical Company erhältlich sind.
Die zweite Polyetherpolyolkomponente, die sich durch ihr höheres Hydroxyläquivalentgewicht und den Oxyethylengehalt unterscheidet, liegt für den Zweck vor, die Kompatibilität der Polyolzusammensetzung mit dem Wasser zu erhöhen und um dem Schaumendprodukt eine offenzellige Struktur zu verleihen. Für diesen Zweck liegt die zweite Komponente vorteilhafterweise in einer Menge von bevorzugt von 40 und bevorzugt bis zu 70, mehr bevorzugt bis zu 65 Gewichtsprozent vor. Die zweite Polyolkomponente hat bevorzugt ein Hydroxyläquivalentgewicht von von 800, mehr bevorzugt von von 1000 und bevorzugt bis zu 2500, mehr bevorzugt bis zu 2000. Der Oxyethylengehalt der zweiten Polyolkomponente beträgt bevorzugt mindestens 60 und mehr bevorzugt mindestens 70 und bevorzugt bis zu 90 Prozent des Gesamtgewichts des zweiten Polyols. Geeignete Polyetherpolyole zur Verwendung als zweite Komponente umfassen solche Polyole, die durch Umsetzen eines Alkylenoxids, einschließlich Ethylenoxid, und gegebenenfalls Propylenoxid, Butylenoxid oder Gemischen von zwei oder mehr solcher Oxide, mit einem aktiven Wasserstoff-enthaltenden Initiator erhalten werden. Typische Initiatoren umfassen Wasser, Alkylenglykole, wie etwa Propylenglykol, Glycerin, Trimethylolpropan, Ethylendiamin, Pentaerythritol oder Sorbitol. Beispiele von geeigneten kommerziell erhältlichen Polyetherpolyolprodukten umfassen solche, die als VORANOLTM CP1421 und VORANOLTM 4053 bezeichnet sind, beide erhältlich von The Dow Chemical Company.
Wenn es erwünscht ist, die Tragfähigkeitseigenschaften des Polyurethans zu erhöhen, ist bei der Herstellung des Schaums vorteilhafterweise ein teilchenförmiges organisches Polymer anwesend. Geeignete teilchenförmige organische Polymere für diesen Zweck umfassen Polymere vom Typ Styrol : Acrylnitril (SAN), Polyharnstoff (PHD), Polyisocyanat-Polyamin (PIPA) und Styrol-Butadien (SB). Das teilchenförmige organische Polymer, ist, wenn verwendet, vorteilhafterweise in einer Menge von 0,5 bis 15, bevorzugt von 1 bis 12 und mehr bevorzugt von 2 bis 10 Teilen pro 100 Gewichtsteilen der Gesamtpolyetherpolyolzusammensetzung anwesend. Wenn das teilchenförmige organische Polymer ein SB-Polymer ist, kann dieses vorteilhafterweise dem Schaumverfahren, gegebenenfalls vorgemischt mit der Polyolzusammensetzung, mittels eines wäßrigen Latex zugeführt werden, worin das Wasser als Treibkapazität dient. Geeignete wäßrige Styrol-Butadien-Latizes sind kommerziell erhältlich und umfassen solche von Goodyear, die als LPF 6733A, LPF 6758A bezeichnet sind, und Produkte, die von Enichem erhältlich sind, einschließlich solcher, die als INTEX 2003 und INTEX 132 bezeichnet sind. Wenn das teilchenförmige organische Polymer ein Styrol-Acrylnitril (SAN)-, Polyharnstoff (PHD)- oder Polyisocyanat-Polyamin (PIPA) Polymer ist, kann ein solches mittels einer Suspension in einem Polyetherpolyol eingebracht werden, das gegebenenfalls unterschiedlich von den ersten oder zweiten Polyetherpolyolkomponenten ist, wobei solche Polymerpolyetherpolyolsysteme kommerziell erhältlich sind. Beispiele von geeigneten und bevorzugten kommerziell erhältlichen SAN-Polymerpolyolen umfassen solche, die von The Dow Chemical Company verkauft werden und umfassen die Produkte, die als VORALUXTM bezeichnet sind, in Verbindung mit den Bezeichnungscodes HN200 bis HN206, HL100 bis HL400.

Das Treibmittel

Wie erwähnt, wird der Schaum dieser Erfindung in Gegenwart von 1 bis 8, bevorzugt von 2,5 bis 8 und mehr bevorzugt von 3,5 bis 6 Teilen Wasser pro 100 Teilen des Gesamtgewichts der Polyolzusammensetzung hergestellt. Das Wasser reagiert mit Polyisocyanat, was zur Bildung von Kohlendioxid führt, das dann als Treibmittel wirkt, das das Endpolymer mit einer verringerten Dichte liefert. Die durch Wasser gelieferte Treibkapazität kann durch physikalische Treibmittel ergänzt werden. Beispiele von solchen physikalischen Treibmitteln umfassen Fluorkohlenstoffe und Chlorfluorkohlenstoffe, wie etwa z. B. Dichlortrifluorethan (R-123), Dichlorfluorethan (R-141a), Chlordifluorethan (R-142b), Tetrafluorethan (R- 134a) und Chlordifluormethan (R-22); Kohlenwasserstoffe, wie etwa Butan, Pentan, Cyclopentan, Hexan und Cyclohexan; und mitgeführte Gase, wie etwa Luft, Argon, Stickstoff und Kohlendioxid. Kohlendioxid kann auch mittels thermischer Zersetzung von der Polyurethanreaktionsexotherme von z. B. Amin/Kohlendioxid-Addukten eingebracht werden. In einer hoch bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung besteht das Treibmittel aus Wasser.

Das Polyisocyanat

Das zur Herstellung des erfindungsgemäßen Schaums verwendete Polyisocyanat hat eine mittlere Isocyanatfunktionalität von 2,3 bis 3,5, bevorzugt von 2,5 bis 3,2 und mehr bevorzugt von 2,7 bis 3,1 und umfaßt Methylendiphenylisocyanat und ein Polymethylenpolyphenylisocyanat. Das Polymethylenpolyphenylisocyanat liegt in einer Menge von mindestens 40, bevorzugt mindestens 50, mehr bevorzugt mindestens 55 und bevorzugt bis zu 80 Prozent vor, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polyisocyanatzusammensetzung. Das Methylendiphenylisocyanat ist im allgemeinen ein Gemisch der 2,4'- und 4,4'-Isomere, wobei solche Isomere vorteilhafterweise in einem Gewichtsverhältnis von 98 : 2 bis 50 : 50 vorliegen. Die zur Herstellung des Polyurethanschaums verwendete Gesamtmenge an Polyisocyanat sollte ausreichend sein, um einen Isocyanatreaktionsindex von typischerweise von 50 bis 150, bevorzugt von 65, mehr bevorzugt von von 70 und bevorzugt bis zu 130, mehr bevorzugt bis zu 120 und am meisten bevorzugt bis zu 95 zu liefern. Ein Isocyanatreaktionsindex von 100 entspricht einer Isocyanatgruppe pro Isocyanat-reaktivem Wasserstoffatom, das vom Wasser und der Polyolzusammensetzung vorliegt.
Weiter zu den oben erwähnten Bestandteilen sind im Schaumverfahren optional andere Substanzen anwesend, einschließlich ein Urethanbeschleunigungskatalysator, Schaumstabilisierungsmittel, Flammschutzmittel und antistatische Mittel, wie etwa z. B. STATURETM II, erhältlich von The Dow Chemical Company. Schaumstabilisierungsmittel umfassen oberflächenaktive Mittel auf Siliciumbasis, z. B. Siloxan- Oxyalkylen-Copolymere, wie etwa Produkte, die unter der Marke TEGOSTAB von Th. Goldschmidt verkauft werden, einschließlich BF-2370 und B-4900, und Produkte, die von OSi verkauft werden, einschließlich des als L620 bezeichneten Produkts. Geeignete Katalysatoren, die verwendet werden können, um die Bildung von Urethangruppen zu fördern, umfassen tertiäre Amine und Organometallverbindungen, insbesondere Zinnverbindungen. Beispiele von tertiären Aminverbindungen umfassen N,N- Dimethylcyclohexylamin, N,N-Dimethylbenzylamin, N,N- Dimethylethanolamin, Bis(dimethylaminoethyl)ether und 1,4-Diazobicyclo- [2, 2,2]octan; Beispiele von Zinnverbindungen umfassen Stannooctoat und Dibutylzinndilaurat. Kombinationen von Amin- und/oder Zinnverbindungen als Katalysator können vorteilhafterweise vorliegen. Wenn es erwünscht ist, dem Polyurethanschaum ein Maß an Flammverzögerungsvermögen zu verleihen, können Antimon-, Phosphor- oder Stickstoff-enthaltende Substanzen, einschließlich z. B. Melamin, Tris(chlorethyl)-phosphonat oder bevorzugt halogenfreie Phosphorverbindungen einschließlich z. B. Triethylphosphat als Katalysatoren verwendet werden.
Bei der Herstellung eines Polyurethanschaums gemäß dieser Erfindung wird das Polyisocyanat unter Reaktionsbedingungen mit der Polyolzusammensetzung in Gegenwart des Treibmittels und gegebenenfalls des teilchenförmigen organischen Polymers in Kontakt gebracht.
Vorteilhafterweise können die Polyolzusammensetzung, das Treibmittel und gegebenenfalls teilchenförmiges organisches Polymer vor der Umsetzung mit Polyisocyanat vorgemischt werden. Geeignete Herstellungsverfahren für Verpackungsschaum, einschließlich einer weiteren Beschreibung von optionalen Additiven, die vorteilhafterweise vorliegen können, sind solche, wie sie beispielsweise in "Polyurethanes Handbook" ("Polyurethan Handbuch") von Günter Oertel, Hanser Publishers, München, ISBN 0-02- 948920-2 (1985); "Reaction Polymers" ("Reaktionspolymere") von W. Gum et al., Hanser Publishers, München, ISBN 3-446-15690-9 (1992) beschrieben werden.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele veranschaulicht, worin alle Teile und Prozentangaben auf das Gewicht bezogen sind, wenn nicht anders angegeben. Wo angegeben, wurden die erhaltenen Schaumeigenschaften gemäß den folgenden Testvorgehensweisen beobachtet:
Dichte ISO 845-88
Druckbelastungsbiegung (CLD) ISO 3386.1-86
Eindruckhärte (ILD) ISO 2439.80
Zugfestigkeit ISO 1798-83
Dehnung ISO 1798-83
Reißfestigkeit ASTM D 3574-86
Rückfederung ASTM D 3574-86
Luftstrom ASTM D 3574-86
Druckverformungsrest ISO 1856-80
G-Wert BS7539 (1992)
Die folgenden aufgeführten Substanzen werden zur Herstellung von Polyurethanschaum in den Beispielen verwendet.
Polyol A: VORANOL CP 1000, ein Glycerin-initiiertes Polyoxypropylenpolyol mit einem Äquivalentgewicht von 330, erhältlich von The Dow Chemical Company.
Polyol B: VORANOL CP 1421, ein Glycerin-initiiertes Polyoxypropylen-oxyethylen (70 Gew.-%)- Polyetherpolyol, mit einem Äquivalentgewicht von 1670, erhältlich von The Dow Chemical Company.
Polyol C: VORALUX HN201, ein Glycerin-initiiertes Polyoxypropylen-oxyethylenpolyol mit einem
Äquivalentgewicht von 1870, das 21 Gew.-%
teilchenförmiges Styrol-Acrylnitril-Polymer enthält, erhältlich von The Dow Chemical Company.
Isocyanat A: Ein rohes Methylendiphenylisocyanat mit einem NCO- Gehalt von 31 Gew.-%, einem Polymethylenpolyphenylisocyanatgehalt von 60 Gew.- % und einer mittleren NCO-Funktionalität von 2,7.
Katalysator A: DABCO 33LV, ein geschützter Katalysator auf Triethylendiaminbasis, erhältlich von Air Products.
Katalysator B: NIAX A-1, ein geschützter Katalysator auf Bis(N,N- dimethylaminoethylether)-Basis, erhältlich von OSi Specialities Inc.
Katalysator C: Stannooctoat
Oberflächenaktives
Mittel A: TEGOSTAB BF 2370, ein geschütztes
oberflächenaktives Mittel auf Silikonbasis, erhältlich von Th. Goldschmidt AG.

Beispiel 1

Polyurethanschaum wird unter Verwendung einer Hennecke UBT Hochdruck-Misch/Abgabe-Einheit hergestellt, die bei einem Polyolausgang von 35 kg/min betrieben wurde, mit allen Komponentenströmen bei einer Temperatur von 20ºC. Die zur Herstellung der Schäume verwendete Formulierung und die beobachteten physikalischen Eigenschaften der resultierenden Schäume sind unten in Tabelle I angegeben. Tabelle I

Beispiel 2

Der G-Wert oder die Bremsleistung von wie in Beispiel 1 hergestellten Schäumen werden gemäß der Testvorgehensweise BS 7539 (1992) Sektion 2, Methode 1 beobachtet. Die Leistung wird für Schaumproben mit einer Dicke von 75 Millimeter mit einer Fallhöhe von 900 Millimeter bei einer statischen Beanspruchung von 0,25, 0,5, 0,75, 1,0, 1,25 und 1,5 psi beobachtet. Die beobachteten G-Werte sind in Tabelle II angegeben. Tabelle II - Beobachtete G-Werte
Es wird weiterhin für den Schaum der Erfindung beobachtet, daß wenn für die gleiche Schaumprobe der G-Wert wiederum über mehrere (3) Fallversuche beobachtet wird, nur ein Anstieg von 5 bis 10 Einheiten beobachtet wird. Diese Ergebnisse zeigen an, daß die Schäume der Erfindung einen geringen G-Wert über einen breiten Bereich von statischer Beanspruchung zeigen.
Zum Vergleich wird für einen herkömmlichen flexiblen Blockschaum mit hoher Tragfähigkeit mit einer Dichte von 35 kg/m³ die folgende Leistung beobachtet, wie in Tabelle III berichtet. Im Gegensatz zu Schäumen dieser Erfindung zeigt der flexible Blockschaum einen G-Wert, der beträchtlich ansteigt, wenn er über mehrere Fallversuche beobachtet wird. Ein minimaler Anstieg des G-Wertes ermöglicht, daß ein solcher Schaum wiederholt als Verpackungsmaterial verwendet wird, da er noch eine ausreichende Stoß- und Vibrationsabschwächungsfähigkeit zeigt, um eine Beschädigung eines verpackten Gegenstands zu minimieren. Tabelle III
Der geringe G-Wert, insbesondere bei einer höheren statischen Beanspruchung, der von einem Schaum dieser Erfindung gezeigt wird, macht ihn insbesondere zur Verwendung in der Verpackungsindustrie und besonders zur Verpackung von leichtgewichtigen zerbrechlichen Gegenständen geeignet. Mit "leichtgewichtig" werden typischerweise Gegenstände mit einer Masse von weniger als 5 kg verstanden.

Claims

1. Zelliges Polyurethanpolymer, das eine offene oder verbundene zellige Struktur, eine Gesamtdichte von 20 bis 40 kg/m³ und bezogen auf eine Dicke von 75 mm einen G-Wert von 75 oder weniger bei einer statischen Beanspruchung größer als oder gleich 0,4 psi (2,75 kPa), wie durch ein herkömmliches Testverfahren umfassend BS7539 (1992), Sektion 2, Methode 1 bestimmt, aufweist, welches ein Polyisocyanat und eine Polyetherpolyolzusammensetzung umfaßt, worin die Polyetherpolyolzusammensetzung, bezogen auf die vorliegenden Gesamtgewichtsteile von (i) und (ii) umfaßt:

(i) von 25 bis 65 Prozent eines Polyetherpolyols, das durchschnittlich von 2 bis 4 Hydroxylgruppen/Molekül und ein Äquivalentgewicht von 150 bis 500 aufweist; und

(ii) von 35 bis 75 Prozent eines Polyetherpolyols, das durchschnittlich von 2 bis 6 Hydroxylgruppen/Molekül, ein Äquivalentgewicht von 600 bis 3000 und einen Oxyethylengehalt von mindestens 50 Gewichtsprozent aufweist.

2. Verfahren zur Herstellung eines zelligen Polyurethanpolymers, das eine offene oder verbundene zellige Struktur, eine Gesamtdichte von 20 bis 40 kg/m³ und bezogen auf eine Dicke von 75 mm einen G- Wert von 75 oder weniger bei einer statischen Beanspruchung größer als oder gleich 0,4 psi (2,75 kPa), wie durch ein herkömmliches Testverfahren umfassend BS7539 (1992), Sektion 2, Methode 1 bestimmt, aufweist, welches das Umsetzen eines Polyisocyanats mit einer Polyetherpolyolzusammensetzung in Gegenwart von Wasser umfaßt, worin

(a) die Polyetherpolyolzusammensetzung, bezogen auf die vorliegenden Gesamtgewichtsteile von (i) und (ii) umfaßt:

(ii) von 35 bis 75 Prozent eines Polyetherpolyols, das durchschnittlich von 2 bis 6 Hydroxylgruppen/Molekül, ein Äquivalentgewicht von 600 bis 3000 und einen Oxyethylengehalt von mindestens 50 Gewichtsprozent aufweist;

(b) das Wasser in einer Menge von 1 bis 8 Teilen pro 100 Gewichtsteilen der Polyetherpolyolzusammensetzung vorliegt;

(c) das Polyisocyanat, das in einer ausreichenden Menge vorliegt, um einen Isocyanatreaktionsindex von 50 bis 150 zu ergeben, eine mittlere Isocyanatfunktionalität von 2,3 bis 3,5 aufweist und Methylendiphenylisocyanat und mindestens 40 Gewichtsprozent Polymethylenpolyphenylisocyanat umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, worin das Polyisocyanat eine mittlere Funktionalität von 2, 5 bis 3, 1 aufweist und mindestens 50 Gewichtsprozent Polymethylenpolyphenylisocyanat umfaßt.

4. Verfahren nach Anspruch 2, worin die Polyetherpolyolzusammensetzung von 35 bis 60 Prozent von (i) umfaßt, das ein Äquivalentgewicht von 350 bis 400 aufweist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, worin die Polyetherpolyolzusammensetzung von 40 bis 65 Prozent von (ii) umfaßt, das ein Äquivalentgewicht von 1000 bis 2500 und einen Oxyethylengehalt von mindestens 60 Prozent aufweist.

6. Verfahren nach Anspruch 2, worin die Polyetherpolyolzusammensetzung weiterhin umfaßt: (iii) von 0,5 bis 15 Prozent eines teilchenförmigen organischen Polymers, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung.

7. Verfahren nach Anspruch 6, worin das teilchenförmige organische Polymer ein Styrol/Acrylnitril-, ein Polyharnstoff-, ein Styrol/Butadien- oder ein Polyisocyanat/Polyamin-Polymer ist.

8. Verfahren zur Verpackung von zerbrechlichen Gegenständen mit einem zelligen, stoßabsorbierenden Polymermaterial, worin das verwendete Polymermaterial ein offenzelliger Polyurethanschaum mit einer Gesamtdichte von 20 bis 40 kg/m³ und bezogen auf eine Dicke von 75 mm einem G-Wert von 75 oder weniger bei einer statischen Beanspruchung größer als oder gleich 0,4 psi (2,75 kPa) ist und gemäß dem Verfahren von Anspruch 2 erhalten ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, worin der zerbrechliche Gegenstand eine Masse von weniger als 5 kg hat.