DE10044712A1

DE10044712A1 - Verfahren zur Herstellung von schalldämpfenden Polyurethanschäumen

Info

Publication number: DE10044712A1
Application number: DE10044712A
Authority: DE
Inventors: Peter Woo; Klaus Schmutzer; Yves Derail; Kirsten Schmaler; Peter Falke
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2000-09-08
Filing date: 2000-09-08
Publication date: 2002-03-21

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Polyurethanschaumstoffen durch Umsetzung von DOLLAR A (a) Polyisocyanaten mit DOLLAR A (b) Verbindungen mit mindestens zwei mit Isocyanatgruppen reaktiven Wasserstoffatomen in Gegenwart von DOLLAR A (c) Treibmitteln DOLLAR A (d) Katalysatoren, DOLLAR A dadurch gekennzeichnet, dass als Verbindungen mit mindestens zwei mit Isocyanatgruppen reaktiven Wasserstoffatomen (b) ein Gemisch aus Polyetheralkoholen (b1) und Polyesteralkoholen (b2), wobei das Verhältnis (b1)/(b2) > 1,5 ist und (b1) mindestens einen Polyetheralkohol (b11) auf Basis von Propylenoxid und Ethylenoxid mit einem Ethylenoxidendblock sowie einen Polyetheralkohol DOLLAR A (b12) auf Basis von Propylenoxid mit ausschließlich sekundären OH-Gruppen enthält und der Polyesteralkoholbestandteil mindestens einen Polyesteralkohol DOLLAR A (b21) mit einem Anteil an sekundären OH-Gruppen > 70% und/oder einen Polyesteralkohol (b22) mit Methylseitenketten enthält.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Polyurethanschäumen mit schalldämpfenden Eigenschaften.

Die Herstellung von Polyurethanen durch Umsetzung von organischen Polyisocyanaten mit Verbindungen mit mindestens zwei reaktiven Wasserstoffatomen ist bekannt und wurde vielfach beschrieben. Eine zusammenfassende Übersicht über die Herstellung von Poly urethanen wird z. B. im Kunststoff-Handbuch, Band VII, "Poly urethane", 1. Auflage 1966, herausgegeben von Dr. R. Vieweg und Dr, A. Höchtlen, 2. Auflage, 1983, und 3. Auflage, 1993, heraus gegeben von Dr. G. Oertel (Carl Hanser Verlag, München) gegeben. Das Hauptanwendungsgebiet für Polyurethan-Weichschaumstoffe, im folgenden auch als PUR-Weichschäume oder PUR-Weichschaumstoffe bezeichnet, sind Polsterelemente für die Möbelindustrie und Sitz elemente für die Autoindustrie. Daneben finden PUR-Weichschäume häufig auch für schalldämpfende Zwecke, wie z. B. bei der Her stellung von Automobilteppichen, Anwendung.

Das offenporige Schaumgerüst der PUR-Weichschäume bietet günstige Voraussetzungen für eine Luftschallabsorption. Das Dämpfungs verhalten der Weichschaumstoffe, das z. B. durch den sogenannten Verlustfaktor η beschrieben werden kann, wird in zahlreichen Schriften als eine Größe zur Optimierung des Schalldämpfungsmaßes angesehen. Der Verlustfaktor η

η = W_v/2πW_r

bringt zum Ausdruck, welcher Schallanteil während einer Schwingungsperiode irreversibel in Wärme umgewandelt wird. W_v bedeutet hierbei die dissipierte Energie und W_r die zurück gewonnene Energie. Hohe Verlustfaktoren bewirken demzufolge eine höhere Schalldämpfung.

Derartige schallabsorbierende PUR-Weichschäume werden in einer Reihe von Dokumenten beschrieben.

In EP-A-433 878 werden Teppichschäume mit viskoelastischen Eigenschaften beschrieben. Diese bestehen aus einer speziellen Kombination von hydrophilen und hydrophoben Polyetheralkoholen. Diese Schäume verfügen über ein gutes Schallabsorptionsverhalten, die eingesetzten Polyole entmischen sich jedoch nach kurzer Zeit während der Lagerung, wenn nicht permanent gerührt wird.

In DE-A-40 01 044 werden Polyurethan-Weichschaumstoffe mit schalldämpfenden Eigenschaften beschrieben, bei deren Herstellung als Polyole eine Mischung aus mindestens einem Polyesteralkohol aus der Umsetzung von Dipropylenglykol mit Adipinsäure und min destens einem Polyetheralkohol eingesetzt werden. Der Gehalt an Polyesteralkohol in der Mischung beträgt bei diesen Schaumstoffen mindestens 50 Gew.-%. Polyolmischungen mit einem derartig hohen Gehalt an Polyesteralkoholen weisen jedoch eine unzureichende Lagerstabilität auf.

In DE-A-37 10 731 wird ein Polyurethan-Weichschaumstoff mit schallisolierenden und entdröhnenden Eigenschaften beschrieben. Diese bei relativ hohen Rohdichten gefertigten Teppichelemente werden mit einer adhäsiven Oberfläche gefertigt. Die als besonderer Vorzug erzielten adhäsiven Oberflächeneigenschaften erfordern ein Verschäumen in einem Kennzahlbereich von <80, vorzugsweise ca. 70. Bei derartigen Kennzahlen können jedoch nur Schaumstoffe mit unzureichenden mechanischen Eigenschaften erhalten werden.

Die DE-A-41 29 666 (WO 95/05091) beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Weichschaumstoffen unter Verwendung miteinander unverträglicher Polyole, insbesondere Polyether alkohole, die sich langsam entmischen. Die Schäume werden bei Kennzahlen <80 hergestellt, was sich ebenfalls negativ auf die mechanischen Eigenschaften auswirkt.

In DE-A-38 82 876 werden Mischungen aus Polyetheralkoholen und Polyesteralkoholen in Verbindung mit Treibmitteln auf Basis von Fluorchlorkohlenwasserstoffen zur Herstellung von Polyurethan- Weichschaumstoffen beschrieben, die zudem noch mit Bariumsulfat gefüllt sind. Solche Systeme sind heute aus ökologischen Gründen nicht mehr anwendbar, hinzu kommen verstärkte Entmischungs- und Verarbeitungsprobleme beim Einsatz solcher Füllstoffe.

EP-A-0056121 beschreibt Polyurethan-Weichschaumstoffe auf Basis von Polyetheralkoholen und Polyesteralkoholen, die schall dämpfenden Eigenschaften aufweisen. Die hierfür verwendeten Poly esteralkohole werden durch Umsetzung von Carbonsäuren mit einer Mischung aus Butandiol-1,4, Pentandiol-1,5, Hexandiol-1,6 min destens einem Triol mit hergestellt. Derartige Polyesteralkohole sind jedoch schwierig herzustellen und kaum kommerziell erhält lich.

In DE-A-38 06 476 werden schalldämpfende Polyurethan-Weich schaumstoffe beschrieben, wobei als Polyolkomponente eine Mischung aus mindestens 3 unterschiedlichen Polyolen eingesetzt wird. Hierbei können auch Polyesteralkohole mit einer Hydroxyl zahl im Bereich zwischen 150 und 400 mg KOH/g eingesetzt werden, zwei der eingesetzten Polyole sind Polyetheralkohole, die Ethylenoxid und Propylenoxid enthalten.

In DE-A-38 82 876 T2 werden Polyurethan-Weichschaumstoffe mit schalldämpfenden Eigenschaften beschrieben, die durch Umsetzung einer Mischung aus einem Polyetheralkohol und einem Polyester alkohol mit Polyisocyanaten hergestellt werden. Als Polyether alkohol kommt hierbei ein Triol auf der Grundlage von Ethylen oxid und Propylenoxid sowie als Polyesteralkohol ein Polybutylen glykoladipat zum Einsatz.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, schalldämpfende, leicht zu verarbeitende Polyurethan-Weichschaumstoffe zu erzeugen, die einen Verlustfaktor von <0,2 aufweisen, gute mechanische Eigen schaften besitzen sowie eine adhäsive Oberfläche aufweisen. Ins besondere sollte die Schaumstoffe eine lunkerfreie Verarbeitung, auch bei komplizierten Formteilgeometrien, gewährleisten.

Die Aufgabe konnte überraschenderweise gelöst werden durch Umsetzung von Polyisocyanaten einer Mischung aus Polyester alkoholen und mindestens zwei Polyetheralkoholen mit unter schiedlichem Aufbau der Polyetherkette.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von schalldämpfenden Polyurethanschäumen durch Umsetzung von

a) Polyisocyanaten mit
b) Verbindungen mit mindestens zwei mit Isocyanatgruppen reaktiven Wasserstoffatomen in Gegenwart von
c) Treibmitteln
d) Katalysatoren,

dadurch gekennzeichnet, dass als Verbindungen mit mindestens zwei mit Isocyanatgruppen reaktiven Wasserstoffatomen (b) ein Gemisch aus Polyetheralkoholen (b1) und Polyesteralkohlen (b2)eingesetzt wird, wobei das Gewichtsverhältnis (b1)/(b2) <1,5, vorzugsweise <2,5, ist und (b1) mindestens einen Polyetheralkohol (b11) auf Basis von Propylenoxid und Ethylenoxid mit einem Ethylenoxid endblock, sowie einen Polyetheralkohol (b12) auf Basis von Propylenoxid und der Polyesteralkohol (b2) mindestens einen Polyesteralkohol (b21) mit einem Anteil an sekundären OH-Gruppen <70% und/oder einem Polyesteralkohol mit Methylseitenketten (b22) enthält.

Der Mindestgehalt der Polyesteralkohole (b21) und (b22) sollte 10 Gew.-%, bezogen auf die Verbindungen mit mindestens zwei mit Isocyanatgruppen reaktiven Wasserstoffatomen (b) betragen. Es ist auch möglich, daß der Polyesteralkohol (b2) ausschließlich aus mindestens einem der Polyesteralkohole (b21) und (b22) besteht.

Vorzugsweise wird entweder der Polyesteralkohol (b21) oder der Polyesteralkohol (b22) eingesetzt. Es ist jedoch auch möglich, beliebige Gemische aus (b21) und (b22) einzusetzen. In diesem Fall beziehen sich die genannten Gehalte der Polyesteralkohole in der Komponente (b2) bzw. (b) auf das Gemisch von (b21) und (b22).

Der Anteil der Polyesteralkohole (b2) an der Summe der Ver bindungen mit mindestens zwei mit Isocyanatgruppen reaktiven Wasserstoffatomen (b) beträgt <10 Gew.-%, vorzugsweise <20 Gew.-%, bezogen auf die Komponente (b).

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sollte der Anteil des Poly esteralkohols (b2) den Wert von <50 Gew.-%, bezogen auf die Summe (b1) und (b2), nicht überschreiten.

Es wurde überraschenderweise gefunden, dass es durch Einsatz des erfindungsgemäßen Polyolgemisches möglich ist, weiche, gut schallabsorbierende Polyurethan-Weichschaumstoffe herzustellen, die leicht zu verarbeiten sind, einen hohen Verlustfaktor, der vorzugsweise <0,2 ist, und eine adhäsive Oberfläche aufweisen.

Weiterhin kann durch Variation des Verhältnisses von Polyether alkoholen zu Polyesteralkoholen die gezielte Einstellung des Verlustfaktors ermöglicht werden.

So hat sich überraschenderweise gezeigt, dass insbesondere eine Erhöhung des Anteils der Polyesteralkohole im Verhältnis zum Anteil der Polyetheralkohole zu einer Vergrößerung des Verlust faktors der resultierenden Schäume führt, ohne daß die anderen mechanischen Eigenschaften negativ beeinflusst werden.

Überraschenderweise weisen die erfindungsgemäß eingesetzten Gemische aus Polyetheralkoholen und Polyesteralkoholen bei der Lagerung eine deutlich verringerte Neigung zur Entmischung auf. Dagegen wurde in den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren her gestellten Schaumstoffen eine heterogene Weichphase, deren Ent mischungsverhalten über die Esterbeimengungen zu beeinflussen ist, gefunden.

Weiterhin wurde überraschenderweise gefunden, dass die Verwendung der erfindungsgemäß eingesetzten Polyolgemische zu Schäumen höherer Geschlossenzelligkeit während der Verschäumung führt. Der Zeitpunkt der Zellöffnung kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren herausgezögert und das aus der Isocyanat-Wasser- Reaktion entstehende Kohlendioxid somit länger in den Zellen gehalten werden, was eine signifikante Verbesserung des Fließ verhaltens und damit eine deutliche Dichtereduzierung der erfindungsgemäßen Polyurethan-Weichschaumstoffe bewirkt.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Polyisocyanat (a) ein NCO-Prepolymer zur eingesetzt. Dieses wird vorzugsweise durch Umsetzung eines Polyisocyanats mit einem Polyetheralkohol hergestellt. Der NCO- Gehalt der verwendeten Prepolymere liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 16 und 44 Gew.-%. Als Polyisocyanate werden vorzugsweise aromatische Polyisocyanate, insbesondere Diphenylmethandiiso cyanat (MDI) oder Mischungen aus MDI und Polyphenylen-poly methylen-polyisocyanaten (Polymer-MDI) eingesetzt.

Als für die Prepolymerherstellung besonders geeignete Polyether alkohole werden vorzugsweise Polyetheralkohole auf der Basis zwei- bis achtfunktioneller, vorzugsweise zwei- bis vier funktioneller Startsubstanzen und Ethylenoxid und/oder Propylen oxid mit Hydroxylzahlen <100 mg KOH/g eingesetzt. Besonders bevorzugt sind 2- bis 3-funktionelle Polyetheralkohole auf Basis von Ethylenoxid und Propylenoxid, insbesondere mit endständigen Ethylenoxidblöcken, besonders bevorzugt solche mit einem Gehalt an primären OH-Gruppen von <70%.

Zu den für das erfindungsgemäße Verfahren verwendeten Einsatz stoffen ist im einzelnen folgendes zu sagen:
Als Polyisocyanate können die üblichen und bekannten ali phatischen, araliphatischen und vorzugsweise aromatischen Polyisocyanate eingesetzt werden.

Im Einzelnen seien beispielhaft genannt: Alkylendiisocyanate mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen im Alkylenrest, wie z. B. 1,12-Dodecan diisocyanat, 2-Ethyl-tetramethylen-diisocyanat-1,4, 2-Methyl pentamethylen-diisocyanat-1,5, 2-Ethyl-2-butyl-pentamethylen- diisocyanat-1,5, Tetramethylen-diisocyanat-1,4 und vorzugsweise Hexamethylen-diisocyanat-1,6; cycloaliphatische Diisocyanate, wie z. B. Cyclohexan-1,3- und -1,4-diisocyanat sowie beliebige Gemische dieser Isomeren, 1-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-iso cyanatomethyl-cyclohexan (Isophoron-diisocyanat), 2,4- und 2,6-Hexahydrotoluylen-diisocyanat sowie die entsprechenden Isomerengemische, 4,4'-, 2,2'- und 2,4'-Dicyclohexylmethan-diiso cyanat sowie die entsprechenden Isomerengemische, araliphatische Diisocyanate, wie z. B. 1,4-Xylylen-diisocyanat und Xylylen-diiso cyanat-Isomerengemische und vorzugsweise aromatische Di- und Polyisocyanate, wie z. B. 2,4- und 2,6-Toluylen-dü socyanat (TDI) und die entsprechenden Isomerengemische, 4,4'-, 2,4'- und 2,2'-Diphenylmethan-diisocyanat und die entsprechenden Isomeren gemische (MDI), Mischungen aus 4,4'- und 2,4'-Diphenylmethan diisocyanaten, Polyphenyl-polymethylen-polyisocyanate, Mischungen aus 4,4'-, 2,4'- und 2,2'-Diphenylmethandiisocyanaten und Poly phenyl-polymethylen-polyisocyanaten (Roh-MDI) und Mischungen aus Roh-MDI und Toluylen-diisocyanaten. Die organischen Di- und Poly isocyanate können einzeln oder in Form von Mischungen eingesetzt werden.

Die organischen Polyisocyanate können nach bekannten Verfahren hergestellt werden. Vorzugsweise werden sie hergestellt durch Phosgenierung der entsprechenden Polyamine zur Bildung von Poly carbaminsäurechloriden und deren thermische Spaltung bei erhöhten Temperaturen in das organische Polyisocyanat und Chlorwasserstoff oder nach phosgenfreien Verfahren, z. B. durch Umsetzung der entsprechenden Polyamine mit Harnstoff und Alkohol zu Poly carbaminsäureestern und deren thermische Spaltung bei erhöhten Temperaturen in das Polyisocyanat und Alkohol.

Häufig werden auch sogenannte modifizierte mehrwertige Iso cyanate, d. h. Produkte, die durch chemische Umsetzung organischer Di- und/oder Polyisocyanate erhalten werden, verwendet. Beispiel haft genannt seien Ester-, Harnstoff-, Biuret-, Allophanat-, Uretonimin-, Carbodiimid-, Isocyanurat-, und/oder Uretdion ent haltende Di- und/oder Polyisocyanate. Die modifizierten Polyiso cyanate können miteinander oder mit unmodifizierten organischen Polyisocyanaten wie z. B. 2,4'-, 4,4'-Diphenylmethan-diisocyanat, Roh-MDI, 2,4- und/oder 2,6-Toluylen-diisocyanat gegebenenfalls gemischt werden.

Wie oben ausgeführt, werden in einer bevorzugten Ausführungs form des erfindungsgemäßen Verfahrens Umsetzungsprodukte von Polyisocyanaten, insbesondere MDI und/oder TDI, mit Polyolen, insbesondere Polyetheralkoholen, eingesetzt. Diese Umsetzungs produkte werden als Isocyanat-Prepolymere bezeichnet.

Als Polyesteralkohole (b2) werden vorzugsweise solche mit einem Molekulargewicht von 200 bis 3000 g/mol verwendet. Besonders vor teilhaft für das erfindungsgemäße Verfahren sind lineare Poly esteralkohole mit einem Molekulargewicht im Bereich von 400 bis 2500 g/mol.

Geeignete Polyesterpolyole können beispielsweise aus organischen Dicarbonsäuren mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise aliphatischen Dicarbonsäuren mit 8 bis 12 Kohlenstoffatomen und mehrwertigen Alkoholen, vorzugsweise Diolen, mit 2 bis 12 Kohlen stoffatomen, vorzugsweise 2 bis 6 Kohlenstoffatomen hergestellt werden. Als Dicarbonsäuren kommen beispielsweise in Betracht: Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Korksäure, Azelain säure, Sebacinsäure, Decandicarbonsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure und die isomeren Naphthalindicarbonsäuren, vorzugsweise Adipinsäure. Die Dicarbon säuren können dabei sowohl einzeln als auch im Gemisch unter einander verwendet werden. Anstelle der freien Dicarbonsäuren können auch die entsprechenden Dicarbonsäurederivate, wie z. B. Dicarbonsäureester von Alkoholen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder Dicarbonsäureanhydride eingesetzt werden.

Beispiele für zwei- und mehrwertige Alkohole, insbesondere Diole sind: Ethandiol, Diethylenglykol, 1,2- bzw. 1,3-Propandiol, Dipropylenglykol, 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, 1,10-Decandiol, Glycerin und Trimethylolpropan. Vorzugsweise verwendet werden Ethandiol, Diethylenglykol, 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol oder Mischungen aus mindestens zwei der genannten Diole, insbesondere Mischungen aus 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol und 1,6-Hexandiol. Eingesetzt werden können ferner Polyesterpolyole aus Lactonen, z. B. ε-Caprolacton oder Hydroxy carbonsäuren, z. B. ω-Hydroxycapronsäure und Hydroxybenzoesäuren. Vorzugsweise eingesetzt wird Dipropylenglykol.

Die Hydroxylzahl der Polyesteralkohole (b2) liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 40 und 100 mg KOH/g.

Durch anteilige der alleinige Verwendung von Dipropylenglykol oder analogen Derivaten, beispielsweise Tripropylenglykol, läßt sich der Anteil der sekundären Hydroxylgruppen im Polyester alkohol bei der Herstellung der Polyesteralkhole b(21) auf den für das erfindungsgemäße Verfahren notwendigen Wert von <70 einstellen.

Die Polyesteralkohole mit Methylseitenketten und primären OH-Endgruppen b(22) können durch Mitverwendung von Alkoholen mit Methylseitenketten, beispielsweise von Neopentylglykol, hergestellt werden.

Zur Herstellung der Polyesterpolyole können die organischen, z. B. aromatischen und vorzugsweise aliphatischen und Mischungen aus aromatischen und aliphatischen Polycarbonsäuren und/oder -derivate und mehrwertigen Alkohole katalysatorfrei oder vor zugsweise in Gegenwart von Veresterungskatalysatoren, zweck mäßigerweise in einer Atmosphäre aus Inertgasen, wie z. B. Stickstoff, Kohlenmonoxid, Helium, Argon u. a. in der Schmelze bei Temperaturen von 150 bis 250°C, vorzugsweise 180 bis 220°C gegebenenfalls unter vermindertem Druck bis zu der gewünschten Säurezahl, die vorzugsweise kleiner als 10, insbesondere kleiner als 2 ist, polykondensiert werden. Zur Herstellung der Poly esterpolyole werden die organischen Polycarbonsäuren und/oder -derivate und mehrwertigen Alkohole bevorzugt im Molverhältnis von 1 : 1 bis 1,8, vorzugsweise 1 : 1,05 bis 1,2 polykondensiert.

Die erfindungsgemäß verwendeten Polyetherole (b1) werden zumeist durch basisch katalysierte Anlagerung von niederen Alkylen oxiden, insbesondere Ethylenoxid und/oder Propylenoxid, an 2 bis 4-funktionelle, insbesondere 2- und 3-funktionelle Start substanzen, hergestellt. Als Startsubstanzen dienen insbesondere 2- bis 4-funktionelle Alkohole mit Molekulargewichten bis 400, zum Beispiel Ethylenglykol, Propylenglykol, Glyzerin, Trimethyl olpropan, Pentaerythrit.

Wie oben ausgeführt, wird der Polyetheralkohol (b11) durch Anlagerung von Ethylenoxid und Propylenoxid an H-funktionelle Startsubstanzen, insbesondere Alkohole mit 2 bis 4, ins besondere 2 bis 3 Hydroxylgruppen, hergestellt. Vorzugsweise werden als Alkohole Ethylenglykol, Propylenglykol, Glyzerin und/oder Trimethylolpropan verwendet. Die Anlagerung der Alkylen oxide kann einzeln hintereinander in Form sogenannter Blöcke oder im Gemisch als sogenannte Statistik erfolgen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird am Ende der Kette ein reiner Ethylenoxidblock angelagert. Die Hydroxylzahl der Polyetheralkohole (b11) liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 30 und 120 mg KOH/g. Der Ethylenoxidgehalt von (b11) sollte <30 Gew.-% betragen, die OH-Zahl liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 30 und 60 mg KOH/g.

Als Polyetheralkohole (b12) werden Umsetzungsprodukte von 2- bis 4-funktionellen, vorzugsweise 2- bis 3-funktionellen Alkoholen, bevorzugt Propylenglykol, Trimethylolpropan bzw. Ethylendiamin, mit Propylenoxid eingesetzt. Die Hydroxylzahl der Polyether alkohole (b12) liegt im Bereich zwischen 200 und 600 mg KOH/g. Im allgemeinen enthalten die Polyetheralkohole (b12) ausschließlich sekundäre OH-Gruppen.

Das gewichtsanteilige Verhältnis (b11) zu (b12) beträgt vorzugs weise <5. Bei wesentlich geringeren Verhältnissen könnte es zu einer Verhärtung der Schaummasse kommen.

Zu den Verbindungen mit mindestens zwei mit Isocyanat reaktiven Hydroxylgruppen gehören auch die Kettenverlängerungs- und/oder Vernetzungsmittel. Bei den Kettenverlängerungsmitteln handelt es sich überwiegend um zwei- oder dreifunktionelle Alkohole mit Molekulargewichten kleiner 400, beispielsweise Ethylenglykol, Propylenglykol, Butandiol-1,4, Pentandiol-1,5. Bei den Ver netzungsmitteln handelt es sich um Verbindungen mit Molekular gewichten kleiner 400 und 3 oder mehr aktiven H-Atomen, vorzugs weise Aminen und besonders bevorzugt Alkoholen, beispielsweise Glyzerin, Trimethylolpropan und/oder Pentaerythrit.

Als Treibmittel wird vorzugsweise Wasser eingesetzt, welches durch Reaktion mit den Isocyanatgruppen Kohlendioxid bildet. Gegebenenfalls kann das Wasser im Gemisch mit sogenannten physikalischen Treibmitteln eingesetzt werden. Das sind inerte Verbindungen, die unter den Bedingungen der Polyurethanbildung verdampfen. Beispiele für physikalische Treibmittel sind (cyclo)aliphatische Kohlenwasserstoffe, vorzugsweise solche mit 4 bis 8, besonders bevorzugt 4 bis 6 und insbesondere 5 Kohlen stoffatomen, teilhalogenierte Kohlenwasserstoffe oder Ether, Ketone oder Acetale. Die Menge der eingesetzten Treibmittel richtet sich nach der angestrebten Dichte der Schaumstoffe.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Treibmittel ausschließlich Wasser in einer Menge von 1,0 bis 5 Gew.-Teilen, insbesondere 2,0 bis 4 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile aller Verbindungen mit mindestens zwei aktiven Wasserstoffatomen, eingesetzt.

Die Herstellung der Polyurethan-Schaumstoffe erfolgt zumeist in Anwesenheit von Katalysatoren, beispielsweise tertiären Aminen oder organischen Metallverbindungen, insbesondere Zinn verbindungen.

Die Umsetzung erfolgt gegebenenfalls in Anwesenheit von Hilfs- und/oder Zusatzstoffen, wie Füllstoffen, Zellreglern, ober flächenaktiven Verbindungen.

Weitere Angaben zu den verwendeten Ausgangsstoffen, Katalysatoren sowie Hilfs- und Zusatzstoffen finden sich beispielsweise im Kunststoff-Handbuch, Band 7, Polyurethane, Carl-Hanser-Verlag München, 1. Auflage 1966, 2. Auflage, 1983 und 3. Auflage, 1993.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Polyurethane werden die organischen Polyisocyanate mit den Verbindungen mit mindestens zwei aktiven Wasserstoffatomen im Beisein der genannten Treib mittel, Katalysatoren und Hilfs- und/oder Zusatzstoffe zur Reaktion gebracht.

Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Polyurethane werden das Isocyanat und die Polyolkomponente in einer solchen Menge zusammengebracht, daß das Äquivalenzverhältnis von Isocyanat gruppen zur Summe der aktiven Wasserstoffatome 0,7 bis 1 : 1,25, vorzugsweise 0,8 bis 1,2 beträgt.

Die Herstellung der Polyurethan-Schaumstoffe erfolgt vorzugs weise nach dem one-shot-Verfahren, beispielsweise mit Hilfe der Hochdruck- oder Niederdrucktechnik. Die Schaumstoffe können in offenen oder geschlossenen metallischen Formwerkzeugen oder durch das kontinuierliche Auftragen des Reaktionsgemisches auf Band straßen zur Erzeugung von Schaumblöcken hergestellt werden.

Besonders vorteilhaft ist es, nach dem sogenannten Zwei komponentenverfahren zu arbeiten, bei dem, wie oben ausgeführt, eine Polyol- und eine Isocyanatkomponente hergestellt und ver schäumt wird. Die Komponenten werden vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich zwischen 15 bis 90°C, vorzugsweise 20 bis 60°C und besonders bevorzugt 20 bis 35°C vermischt und in das Formwerkzeug beziehungsweise auf die Bandstraße gebracht. Die Temperatur im Formwerkzeug liegt zumeist im Bereich zwischen 20 und 110°C, vorzugsweise 30 bis 60°C und besonders bevorzugt 35 bis 55°C.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Poly urethan-Weichschaumstoffe weisen Verlustfaktoren im Bereich von 0,20 bis 0,55, ermittelt nach ISO 7626, Teil 1,2. Damit sind sie sehr gut zur Schalldämpfung geeignet.

Weiterhin weisen die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren her gestellten Polyurethan-Weichschaumstoffe eine adhäsive Oberfläche auf. Die Adhäsivität der Schaumstoffe liegt vorzugsweise über 30 N. Die adhäsive Oberfläche bewirkt, dass ein einmal ein gelegter Teppich, beispielsweise im Fahrzeug, nicht so leicht verrutschen kann.

Die Bestimmung der Adhäsivität erfolgte an 24 Stunden alten Prüfkörpern (5 × 5 × 3 cm; gelagert bei 23°C und 50% relative Luft feuchte). Nach dem Zusammendrücken der Prüfkörper (10 N, 1 min) zwischen zwei polierten Stahlplatten wurden die Kraft- und Weg werte auf Null gestellt. Anschließend erfolgte der Zugversuch (100 mm/min). Dabei wurde das Kraft-Weg-Diagramm aufgezeichnet und die Maximalkraft bestimmt. Die Adhäsivität der erfindungs gemäßen Schäume lag bei <30 N.

Mit den erfindungsgemäßen Schäumen lassen sich weitestgehend lunkerfreie Teppichschäume mit den geforderten und einstellbaren Verlustfaktoren herstellen.

Die Erfindung soll an nachfolgenden Beispielen näher erläutert werden.

Beispiel 1

Die nachfolgenden Bestandteile wurden zu einer Polyolkomponente vermischt.

52,8 Gew.-Teile Lupranol® 2095 der BASF Aktiengesellschaft
25,0 Gew.-Teile Lupraphen® VP 9172 der BASF Aktiengesellschaft
7,0 Gew.-Teile Lupranol® 2047 der BASF Aktiengesellschaft
0,7 Gew.-Teile Triethanolamin
2,1 Gew.-Teile Lupranol® 3402 der BASF Aktiengesellschaft
0,4 Gew.-Teile Butandiol-1,4
8,3 Gew.-Teile Lupranol® 1200 der BASF Aktiengesellschaft
0,1 Gew.-Teile Stabilisator DC 25-25 der Firma Goldschmidt
0,3 Gew.-Teile Aminkatalysator Dabco® 33 LV der Firma Air Products
0,3 Gew.-Teile Katalysator Niax® A1 der Firma Air Products
0,2 Gew.-Teile Katalysator Dabco® 8154 der Firma Air Products
0,1 Gew.-Teile Schwarzpaste
2,7 Gew.-Teile Wasser

Es wurde ein Prepolymer durch Umsetzung von

33,6 Gew.-Teile Lupranat® M20A Polymer-MDI der BASF Aktien gesellschaft mit einem NCO-Gehalt: 29,0%
40,0 Gew.-Teile Lupranat® MI der BASF Aktiengesellschaft (4,4'-MDI)
16,0 Gew.-Teile Lupranat® ME der BASF Aktiengesellschaft (Mischung aus 4,4'-MDI und 2,4'-MDI im Verhältnis 1 : 1)
10,4 Gew.-Teile Lupranol® 2095 der BASF Aktiengesellschaft

hergestellt.

Die Polyolkomponente wurde mit dem Prepolymer im Gewichts verhältnis 100 : 59 in einer Hochdruckschäummaschine vermischt und in einem Teppichwerkzeug zum Schaum ausreagieren gelassen.

Es wurde ein Schaumstoff mit einer Dichte von 67 kg/m³ und einem Verlustfaktor von 0,38 erhalten.

Beispiel 2

Die nachfolgenden Bestandteile wurden zu einer Polyolkomponente vermischt.

52,2 Gew.-Teile Lupranol® 2095 der BASF Aktiengesellschaft
25,0 Gew.-Teile Lupraphen® VP 9172 der BASF Aktiengesellschaft
7,0 Gew.-Teile Lupranol® 2047 der BASF Aktiengesellschaft
0,7 Gew.-Teile Triethanolamin
2,1 Gew.-Teile Lupranol® 3402 der BASF Aktiengesellschaft
0,4 Gew.-Teile Butandiol-1,4
8,3 Gew.-Teile Lupranol® 1200 der BASF Aktiengesellschaft
0,2 Gew.-Teile Stabilisator DC 25-25
0,3 Gew.-Teile Dabco® 33 LV der Firma Air Products
0,3 Gew.-Teile Niax® A1 der Firma Air Products
0,2 Gew.-Teile Dabco® 8154 der Firma Air Products
0,1 Gew.-Teile Schwarzpaste
3,2 Gew.-Teile Wasser

Es wurde ein Prepolymer durch Umsetzung von

37,5% Lupranat® M20A Polymer-MDI der BASF Aktiengesellschaft mit einem NCO-Gehalt von 24,5%
25,0% Lupranat® MI der BASF Aktiengesellschaft (4,4'-MDI)
15,0% Lupranat® ME der BASF Aktiengesellschaft (Mischung aus 4,4'-MDI und 2,4'-IMIDI im Verhältnis 1 : 1)
17,5% Lupranol® 2095 der BASF Aktiengesellschaft
5,0% Lupranol® 2047 der BASF Aktiengesellschaft

hergestellt.

Die Polyolkomponente wurde mit dem Prepolymer im Gewichts verhältnis 100 : 70 wie in Beispiel 1 beschrieben vermischt und zum Schaum ausreagieren gelassen.

Es wurde ein Schaumstoff mit einer Dichte von 60 kg/m³ und einem Verlustfaktor von 0,42 erhalten.

Erklärung der Produktbezeichnungen:

Lupranol® 2095 Polyetheralkohol auf Basis von Glyzerin, Propylenoxid und Ethylenoxid mit einer Hydroxylzahl von 35 mg KOH/g und einem Gehalt an primären Hydroxylgruppen von 72%
Lupranol® 2047 Polyetheralkohol auf Basis von Glyzerin, Propylenoxid und Ethylenoxid mit einer Hydroxylzahl von 42 mg KOH/g und einem Gehalt an primären Hydroxylgruppen von 77%
Lupranol® 1200 Polyetheralkohol auf Basis von Propylenglykol und Propylenoxid mit einem Molekulargewicht von 450 g/mol und einer Hydroxylzahl von 250 mg KOH/g
Lupranol® 3402 Polyetheralkohol auf Basis von Ethylendiamin und Propylenoxid mit einer Hydroxylzahl von 470 mg KOH/g
Lupraphen® VP 9172 Polyesteralkohol auf Basis von Adipinsäure und Dipropylenglykol mit einer Hydroxylzahl von 56 mg KOH/g
Lupranat® M20A Polymer-MDI mit einem NCO-Gehalt von 31,6 Gew.-%

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Polyurethanschaumstoffen durch Umsetzung von

a) Polyisocyanaten mit
b) Verbindungen mit mindestens zwei mit Isocyanatgruppen rel. aktiven Wasserstoffatomen in Gegenwart von
c) Treibmitteln
d) Katalysatoren,

dadurch gekennzeichnet, dass als Verbindungen mit mindestens zwei mit Isocyanatgruppen reaktiven Wasserstoffatomen (b) ein Gemisch aus Polyetheralkoholen (b1) und Polyesteralkohlen (b2), wobei das Verhältnis (b1)/(b2) <1,5 ist und (b1) min destens einen Polyetheralkohol (b11) auf Basis von Propylen oxid und Ethylenoxid mit einem Ethylenoxidendblock, sowie einen Polyetheralkohol
(b12) auf Basis von Propylenoxid enthält und der Polyester alkoholbestandteil (b2) mindestens einen Polyester alkohol
(b21) mit einem Anteil an sekundären OH-Gruppen <70% und/oder einen Polyesteralkohol (b22) mit Methyl seitenketten enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Polyesteralkohole in der Komponente (b) <10 Gew.-% beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyesteralkohole (b2) durch Umsetzung von mehr funktionellen Carbonsäuren mit difunktionellen Glykolen hergestellt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyesteralkohole (b22) durch Umsetzung von mehr funktionellen Carbonsäuren mit difunktionellen Glykolen mit Methylseitenketten hergestellt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyesteralkohole (b2) eine Hydroxylzahl im Bereich von 40 bis 100 mg KOH/g aufweisen.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyetheralkohole (b11) eine Hydroxylzahl im Bereich von 30 mg KOH/g bis 120 mg KOH/g aufweisen.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyetheralkohole (b12) eine Hydroxylzahl im Bereich von 200 bis 600 mg KOH/g aufweisen.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Polyetheralkoholen/Polyesteralkoholen in der Komponente b <1,5, ist.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Polyetheralkohole/Polyesteralkohole in der Komponente b <2,5 ist.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Isocyanatkomponente (a) NCO-Prepolymere, verwendet werden.

11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die NCO-Prepolymere durch Umsetzung von aromatischen Polyisocyanaten mit Polyetheralkoholen hergestellt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der NCO-Gehalt dieser Prepolymeren im Bereich zwischen 16 Gew.-% und 44 Gew.-% liegt.

13. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die NCO-Prepolymere durch Umsetzung von MDI oder Mischungen aus MDI und Polymer-MDI Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die NCO-Prepolymere durch Umsetzung von aromatischen Polyisocyanaten mit Poly etheralkoholen hergestellt werden.

14. Verfahren nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass als Treibmittel ausschließlich Wasser in Anteilen von 1,0 bis 5,0 Teile, vorzugsweise 2,0 bis 4,0 Teile verwendet wird, bezogen auf 100 Gewichtsteile aller Verbindungen mit mindestens zwei aktiven Wasserstoffatomen, eingesetzt wird.

15. Polyurethan-Weichschäume, herstellbar nach einem der Ansprüche 1 bis 14.

16. Polyurethan-Weichschäume nach Anspruch 15, dadurch gekenn zeichnet, daß sie Verlustfaktoren im Bereich zwischen 0,20 und 0,55, bestimmt nach ISO 7626, Teil 1,2, aufweisen.

17. Polyurethan-Weichschäume gemäß Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Adhäsivität von <30 N auf weisen.

18. Verwendung von Polyurethan-Weichschäumen nach Anspruch 15 bis 17 als Energieabsorber, Dämpfungsmaterial und zur Ausfüllung von Hohlräumen.