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DE19924802B4 - Verfahren zur Herstellung von schalldämpfenden und energieabsorbierenden Polyurethanschäumen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von schalldämpfenden und energieabsorbierenden Polyurethanschäumen Download PDF

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DE19924802B4
DE19924802B4 DE19924802A DE19924802A DE19924802B4 DE 19924802 B4 DE19924802 B4 DE 19924802B4 DE 19924802 A DE19924802 A DE 19924802A DE 19924802 A DE19924802 A DE 19924802A DE 19924802 B4 DE19924802 B4 DE 19924802B4
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Peter Dr. Falke
Inge Rotermund
Klaus Schmutzer
Kirsten Schmaler
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BASF SE
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Abstract

Verfahren zur Herstellung von schalldämpfenden und energieabsorbierenden 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 gegebenenfalls weiteren Hilfs- und Zusatzstoffen (f), dadurch gekennzeichnet, daß das Polyetherolgemisch (b) besteht aus
b1) mindestens einem zwei- bis achtfunktionellen Polyetherol auf der Basis von Propylenoxid und/oder Butylenoxid und Ethylenoxid, wobei der Ethylenoxidanteil, bezogen auf die eingesetzte Gesamtmenge an Alkylenoxid, mehr als 40 Gew.-% beträgt, mit einer OH-Zahl von 20 bis 1000 mg KOH/g und einem Anteil an primären OH-Gruppen größer als 50 %, unter der Maßgabe daß b1) mindestens ein mindestens zweifunktionelles Polyetherol b1.1) mit einer OH-Zahl von 20 bis 100 mg KOH/g enthält,
b2) mindestens einem zwei- bis sechsfunktionellen Polyetherol auf der Basis Propylenoxid und/oder Butylenoxid mit einer OH-Zahl von größer als 30 mg...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von schalldämpfenden und energieabsorbierenden Polyurethan (PUR)-Schäumen 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 gegebenenfalls weiteren Hilfs- und Zusatzstoffen (f), wobei ein spezielles Polyetherolgemisch eingesetzt wird.
  • Die Herstellung von PUR durch Umsetzung von organischen Polyisocyanaten mit Verbindungen mit mindestens zwei reaktiven Wasserstoffatomen, beispielsweise Polyoxyalkylenpolyaminen und/oder vorzugsweise organischen Polyhydroxylverbindungen, insbesondere Polyetherolen mit Molekulargewichten von z.B. 300 bis 6000, und gegebenenfalls Kettenverlängerungs- und/oder Vernetzungsmitteln mit Molekulargewichten bis ca. 400 in Gegenwart von Katalysatoren, Treibmitteln, Flammschutzmitteln, Hilfsmitteln und/oder Zusatzstoffen ist bekannt und wurde vielfach beschrieben. Eine zusammenfassende Übersicht über die Herstellung von PUR wird z.B. im Kunststoffhandbuch, Band VII, Polyurethane, Carl-Hanser-Verlag, München, 1. Auflage 1966, herausgegeben von Dr. R. Vieweg und Dr. A. Höchtlen, sowie 2. Auflage 1983 und 3. Auflage 1993, herausgegeben von Dr. G. Oertel, gegeben.
  • Das Hauptanwendungsgebiet für kalthärtende Weichschaumstoffe sind Polsterelemente für die Möbelindustrie und Sitzelemente für die Autoindustrie. Daneben finden zahlreiche PUR-Weichschäume für schalldämpfende Zwecke, wie z.B. beim Automobilteppich, Anwendung.
  • Das offenporige Schaumgerüst bietet günstige Voraussetzungen für eine Luftschallabsorption. Das Dämpfungsverhalten 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 = Wv/2πWr bringt zum Ausdruck, welcher Schallanteil während einer Schwingungsperiode irreversibel in Wärme umgewandelt wird. Hohe Verlustfaktoren bewirken demzufolge eine höhere Schalldämpfung.
  • In einer Reihe von Schriften werden schallabsorbierende PUR-Weichschäume beschrieben.
  • So wird in der DE 2751774 A1 ein schalldämmendes Verbundsystem auf Basis einer Kombination von Hartschaum- und Weichschaumpolyolen beschrieben, das hohe Anteile an Schwerstoffen enthält, was sich ungünstig auf das Flächengewicht des Werkstückes auswirkt.
  • In EP 433878 A2 werden Teppichschäume mit viskoelastischen Eigenschaften aufgezeigt. Diese bestehen aus einer speziellen Kombination von hydrophilen und hydrophoben Polyolen. Diese Systeme verfügen über ein gutes Schallabsorptionsverhalten, entmischen sich jedoch nach kurzer Zeit während der Lagerung, wenn nicht permanent gerührt wird. DE 3942330 A1 beschreibt ebenfalls spezielle Polyolmischungen zur Herstellung derartiger viskoelastischer Schaumstoffe.
  • In EP 331941 A1 werden Akustikschäume mit einem Verlustfaktor von > 0,5 beansprucht. Diese Schaumstoffe werden durch eine Kombination von speziellen hydrophilen und hydrophoben Polyetherolen hergestellt. Schalldämpfende Eigenschaften lassen sich nach DE 4001044 A1 durch eine Kombination von Polyester- und Polyetheralkoholen erreichen. Diese Systeme neigen sehr stark zur Entmischung.
  • DE 42 04 395 A1 betrifft die Herstellung von hochelastischen Polyurethan-Weichformschaumstoffen mit guten Dämpfungseigenschaften unter Verwendung eines Polyethergemischs. Dieses Gemisch besteht aus 5 bis 30 Gew.-% eines mindestens zwei Hydroxylgruppen aufweisenden Polyethers einer OH-Zahl < 150 und einem Ethylenoxid-Gehalt von mindestens 50 Gew.-% und 70 bis 95 Gew.-% eines mindestens zwei Hydroxylgruppen aufweisenden Polyethers einer OH-Zahl 14 bis 50 und einem Ethylenoxidgehalt von 5-25 Gew.-%, wobei die Umsetzung bei einer Kennzahl von 80 bis 120 erfolgt.
  • Aus DE 42 02 992 A1 ist die Herstellung von elastischen PUR-Weichschaumstoffen bekannt, wobei eine Polyethermischung eingesetzt wird aus 0,5 bis 20 Gew.-% eines mindestens zwei Hydroxyl gruppen aufweisenden Polyethers mit einem Oxyethylengruppen-Gehalt > 50 Gew.-% und überwiegend primären OH-Gruppen sowie 99,5 bis 80 Gew.-% eines Alkylenoxid-Additionsprodukts an Glycerin mit einem Gehalt von bis zu 20 Gew.-% Oxyethylengruppen und die Umsetzung in einem Kennzahlbereich von 95 bis 110 durchgeführt wird.
  • In DE 196 49 829 A1 werden weichelastische Polyurethanschaumstoffe beschrieben. Es wird hierfür ein Polyetherpolyolgemisch eingesetzt aus i) mindestens einem Polyetherpolyol der Funktionalität 2,5 bis 6 und ii) mindestens einem Polyetherpolyol der Funktionalität 1,8 bis 2,5 und iii) mindestens einem Polyetherpolyol der Funktionalität 2 bis 6 mit einem Ethylenoxid-Gehalt von mindestens 50 Gew.-%.
  • DE 39 42 330 A1 beschreibt die Herstellung von flexiblen Polyurethan-Weichschaumstoffen mit körperschalldämpfenden Eigenschaften durch Anwendung einer Polyetherpolyolmischung. Diese Mischung enthält vorzugsweise 10 bis 40 Gew.-% eines Blockpolyoxypropylen-polyoxyethylen-polyolgemischs mit einer Hydroxylzahl von 14 bis 65 und 60 bis 90 Gew.-% mindestens eines di- und/oder trifunktionellen Polyoxypropylen-polyoxyethylen-polyols mit einem Gehalt an Oxyethyleneinheiten von 60 bis 85 Gew.% und einer Hydroxylzahl von 20 bis 80 und mit einem Gehalt an primären OH-Gruppen von über 50 Gew.-%.
  • DE 38 06 476 A1 beinhaltet die Herstellung von Polyurethan-Weichformschaumstoffen mit hervorragenden Dämpfungseigenschaften, beispielsweise zu Schallschutzzwecken. Es wird ein Gemisch aus drei Polyetherpolyolen eingesetzt aus a) mindestens einem mindestens zwei OH-Gruppen aufweisenden Polyether auf Basis von Propylenoxid und Ethylenoxid mit einer OH-Zahl von 20 bis 60 und einem Gehalt von 5 bis 25 Gew.-% Ethylenoxid und b) einem mindestens zwei OH-Gruppen aufweisenden Polyether mit einer OH-Zahl von 150 bis 400 und c) einem mindestens zwei OH-Gruppen aufweisenden Polyether mit einer OH-Zahl 20 bis 200 auf Basis Propylenoxid und Ethylenoxid mit einem Ethylenoxidgehalt von über 50 Gew.-%. Der ethylenoxidreiche Polyether c) wird hierbei im Gemisch in einer Menge von 30 bis 70 Gew.-% eingesetzt. Die Umsetzung erfolgt bei einer Kennzahl von 70 bis 115. Die Rohdichte der Schaumstoffe liegt im Bereich 25 bis 250 kg/m3 und der Verlustfaktor der Schaumstoffe liegt gemäß Beispiele über 0,3 d.h. zwischen 0,57 und 1,09.
  • In ausgewählten Fällen wird versucht, durch eine spezielle Verarbeitung, insbesondere bei starker Untervernetzung, einen adhäsiven Oberflächencharakter der Schäume einzustellen. Dabei wird in der Regel bei einer Kennzahl von ca. 60 bis 80 ver schäumt. (Die Kennzahl gibt das Äquivalenzverhältnis der Isocyanatkomponente zur Polyolkomponente an). So wird in DE 3710731 A1 ein derartiger Weichschaumstoff mit schall- isolierenden 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.
  • DE 4129666 A1 verwendet miteinander unverträgliche Polyole, die sich langsam entmischen. Die Schäume werden bei Kennzahlen < 80 verarbeitet, was sich auf die mechanischen Eigenschaften auswirken kann.
  • Die im Stand der Technik aufgeführten Erfindungen gestatten durchaus die Herstellung von Weichschaumstoffen mit schalldämpfenden Eigenschaften, wobei es bei dieser Stoffklasse noch ein beachtliches Verbesserungspotential im Hinblick auf die Eigenschaften und die Verarbeitbarkeit gibt. Insbesondere ist zu berücksichtigen, daß bei den gemäß dem Stand der Technik erforderlichen Kennzahlen < 80, häufig < 70, die mechanischen Eigenschaften der Teppiche häufig unbefriedigend sind.
  • Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, schalldämpfende, leicht zu verarbeitende weiche PUR-Schaumstoffe mit einem Verlustfaktor > 0,3 zu erzeugen.
  • Die Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß zur Herstellung der schalldämpfenden und energieabsorbierenden PUR-Schäume ein Polyetherolgemisch (b), bestehend aus
    • b1) mindestens einem zwei- bis achtfunktionellen Polyetherol auf der Basis von Propylenoxid und/oder Butylenoxid und Ethylenoxid, wobei der Ethylenoxidanteil, bezogen auf die eingesetzte Gesamtmenge an Alkylenoxid, mehr als 40 Gew.-% beträgt, mit einer OH-Zahl von 20 bis 1000 mg KOH/g und einem Anteil an primären OH-Gruppen größer als 50 %, unter der Maßgabe daß b1) mindestens ein mindestens zweifunktionelles Polyetherol b1.1) mit einer OH-Zahl von 20 bis 100 mg KOH/g enthält,
    • b2) mindestens einem zwei- bis sechsfunktionellen Polyetherol auf der Basis Propylenoxid und/oder Butylenoxid mit einer OH-Zahl von größer als 30 mg KOH/g sowie
    • b3) mindestens einem weiteren Polyetherol auf der Basis von Ethylenoxid und Propylenoxid mit einem Anteil an primären OH-Gruppen von mehr als 25 %,
    wobei die Komponente b1) in Anteilen von mehr als 30 Gew.-%, und die Komponenten b2) und b3) in Anteilen von jeweils weniger als 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyetherolgemisches (b), eingesetzt werden, und wobei das Äquivalenzverhältnis von NCO-Gruppen der Polyisocyanate (a) zur Summe der reaktiven Wasser stoffatome der Komponente (b) und gegebenenfalls (c) 0,70 bis 1,25:1 beträgt.
  • Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von schalldämpfenden und energieabsorbierenden PUR-Weichschaumstoffen 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 gegebenenfalls weiteren Hilfs- und Zusatzstoffen (f), das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Polyetherolgemisch (b) besteht aus
    • b1) mindestens einem zwei- bis achtfunktionellen Polyetherol auf der Basis von Propylenoxid und/oder Butylenoxid und Ethylenoxid, wobei der Ethylenoxidanteil, bezogen auf die eingesetzte Gesamtmenge an Alkylenoxid, mehr als 40 Gew.-% beträgt, mit einer OH-Zahl von 20 bis 1000 mg KOH/g und einem Anteil an primären OH-Gruppen größer als 50 %, unter der Maßgabe daß b1) mindestens ein mindestens zweifunktionelles Polyetherol b1.1) mit einer OH-Zahl von 20 bis 100 mg KOH/g enthält,
    • b2) mindestens einem zwei- bis sechsfunktionellen Polyetherol auf der Basis Propylenoxid und/oder Butylenoxid mit einer OH-Zahl von größer als 30 mg KOH/g sowie
    • b3) mindestens einem weiteren Polyetherol auf der Basis von Ethylenoxid und Propylenoxid mit einem Anteil an primären OH-Gruppen von mehr als 25 %,
    wobei die Komponente b1) in Anteilen von mehr als 30 Gew.-%, und die Komponenten b2) und b3) in Anteilen von jeweils weniger als 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyetherolgemisches (b), eingesetzt werden, und wobei das Äquivalenzverhältnis von NCO-Gruppen der Polyisocyanate (a) zur Summe der reaktiven Wasserstoffatome der Komponente (b) und gegebenenfalls (c) 0,70 bis 1,25:1 beträgt.
  • Gegenstände der Erfindung sind weiterhin die nach diesem Verfahren hergestellten schalldämpfenden und energieabsorbierenden PUR-Schäume sowie deren Verwendung als Energieabsorber, Dämpfungsmaterial und zum Ausfüllen von Hohlräumen.
  • Wir fanden bei unseren Untersuchungen überraschenderweise, daß durch Einsatz des erfindungsgemäßen speziellen Polyetherolgemisches es möglich ist, weiche gut schalldämpfende PUR-Schaumstoffe herzustellen, die leicht zu verarbeiten sind und einen hohen Verlustfaktor von > 0,3, vorzugsweise 0,30 bis 1,5 aufweisen.
  • Zu den erfindungsgemäß im Polyolgemisch eingesetzten Komponenten ist folgendes auszuführen:
    Der Bestandteil (b1) besteht aus mindestens einem zwei- bis achtfunktionellen Polyetherol auf der Basis von Propylenoxid und/oder Butylenoxid und Ethylenoxid, mit einer OH-Zahl von 20 bis 1000 mg KOH/g, vorzugsweise 400 bis 1000 mg KOH/g, und einem Anteil an primären OH-Gruppen größer als 50 %, vorzugsweise größer als 70 %. Der Ethylenoxidanteil beträgt in (b1), bezogen auf die eingesetzte Gesamtmenge an Alkylenoxid, mehr als 40 Gew.-%.
  • In der Komponente (b1) ist mindestens ein mindestens zweifunktionelles Polyetherol b1.1) mit einer OH-Zahl von 20 bis 100 mg KOH/g enthalten.
  • Daneben können auch ein oder mehrere mindestens zweifunktionelle Polyetherole b1.2) mit einer OH-Zahl von 40 bis 250 mg KOH/g und/oder ein oder mehrere mindestens zweifunktionelle Polyetherole b1.3) mit einer OH-Zahl von 400 bis 1000 mg KOH/g und einem Ethylenoxidanteil, bezogen auf die eingesetzte Gesamtmenge an Alkylenoxid, von mehr als 70 Gew.-% sowie einem Anteil an primären OH-Gruppen von mehr als 70 % enthalten sein.
  • Beispielsweise kommen hierfür in Betracht:
    Als b1.1) Polyetherole, basierend auf Glycerin, Trimethylolpropan oder Sorbit als Starter. Sie weisen aufgrund des Ethylenoxidendblocks vorwiegend primäre OH-Gruppen auf. Vorzugsweise werden Polyetherole mit Glycerin oder Trimethylolpropan, besonders bevorzugt mit Glycerin als Starter eingesetzt.
  • Als b1.2) Polyetherole, basierend auf Ethylenglycol oder Diethylenglykol als Starter. Sie weisen vorzugsweise primäre OH-Gruppen in einer Größenordnung von > 70 Gew.-% auf. Insbesondere werden Polyetherole auf Basis von Ethylenoxid eingesetzt, besonders bevorzugt werden Polyethylenoxide verwendet.
  • Als b1.3) Polyetherole, basierend auf Glycerin oder Trimethylolpropan, besonders bevorzugt Trimethylolpropan, als Starter. Vorzugsweise werden Polyetherole mit Ethylenoxidgehalten von > 70 Gew.-% eingesetzt.
  • Falls eine Komponente b1.2) eingesetzt wird, so erfolgt das in Anteilen von 1 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise von 5 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyetherolgemisches (b).
  • Falls eine Komponente b1.3) eingesetzt wird, so erfolgt das in Anteilen von 1 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise von 5 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyetherolgemisches (b).
  • Die gesamte Komponente (b1), bestehend aus b1.1) und gegebenenfalls b1.2) und/oder b1.3) kommt in Anteilen von mehr als 30 Gew.-%, bevorzugt von 65 bis 80 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyetherolgemisches (b), zum Einsatz.
  • Der Bestandteil (b2) besteht aus mindestens einem zwei- bis sechsfunktionellen, vorzugsweise zwei- bis vierfunktionellen, Polyetherol auf der Basis Propylenoxid und/oder Butylenoxid mit einer OH-Zahl von größer als 30 mg KOH/g.
  • Beispielsweise kommen hierfür in Betracht: Polyetherole basierend auf Propylen-, Dipropylenglykol oder Glycerin als Starter. Sie weisen vorzugsweise Propylenoxideinheiten in der Kette auf. Vorzugsweise werden Polyetherole auf Basis von Propylenglykol oder Glycerin eingesetzt.
  • Die Komponente (b2) kommt in Anteilen von weniger als 40 Gew.-%, besonders bevorzugt von 5 bis 20 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyetherolgemisches (b), zum Einsatz.
  • Der Bestandteil (b3) besteht aus einem oder mehreren Polyetherolen auf der Basis von Ethylenoxid und Propylenoxid mit einem Anteil an primären OH-Gruppen von mehr als 25 %.
  • Beispielsweise kommen hierfür in Betracht: Polyetherole basierend auf Glycerin, Trimethylolpropan oder Sorbit als Starter. Sie weisen häufig eine Blockstruktur mit einem Ethylenoxidendcap auf. Vorzugsweise werden Polyetherole auf Basis von Glycerin oder Trimethylolpropan eingesetzt, besonders bevorzugt als Starter ist Glycerin.
  • Die Komponente (b3) kommt in Anteilen von weniger als 40 Gew.-%, besonders bevorzugt von weniger als 10 Gew.-% und insbesondere von 1 bis 6 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyetherolgemisches (b), zum Einsatz.
  • Die genannten Polyetherole werden nach bekannten Verfahren, wie sie beispielsweise weiter unten beschrieben sind, hergestellt.
  • Die erfindungsgemäßen schalldämpfenden und energieabsorbierenden PUR-Weichschaumstoffe werden durch Umsetzung von organischen und/oder modifizierten organischen Polyisocyanaten (a) mit dem oben beschriebenen Polyetherolgemisch (b) und gegebenenfalls weiteren gegenüber Isocyanaten reaktive Wasserstoffatome aufweisenden Verbindungen (c) in Gegenwart von Wasser und/oder anderen Treibmitteln (d), Katalysatoren (e) und gegebenenfalls weiteren Hilfs- und Zusatzstoffen (f) hergestellt.
  • Zu den verwendbaren weiteren Ausgangskomponenten ist im einzelnen folgendes auszuführen:
    Als organische und/oder modifizierte organische Polyisocyanate (a) 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-Ethyltetramethylendiisocyanat-1,4, 2-Methylpentamethylendiisocyanat-1,5, Tetramethylendiisocyanat-1,4 und vorzugsweise Hexamethylendiisocyanat-1,6, cycloaliphatische Diisocyanate, wie Cyclohexan-1,3- und -1,4-diisocyanat sowie beliebige Gemische dieser Isomeren, 1-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-iso-cyanatomethylcyclohexan (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'-Diphenyl-methandiisocyanaten 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. Besonders bevorzugt werden Gemische aus Polyphenylpolymethylenpolyisocyanat mit MDI, wobei vorzugsweise der Anteil an 2,4'-MDI > 30 Gew.-% beträgt.
  • 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: modifiziertes 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, modifizierte 4,4'- und 2,4'-Diphenylmethandiisocyanatmischungen, modifiziertes Roh-MDI oder 2,4- bzw. 2,6-Toluylen diisocyanat, Urethangruppen enthaltende organische, vorzugsweise aromatische Polyisocyanate mit NCO-Gehalten von 43 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise von 31 bis 21 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht, beispielsweise Umsetzungsprodukte mit niedermolekularen Diolen, Triolen, Dialkylenglykolen, Trialkylenglykolen oder Polyoxyalkylenglykolen mit Molekulargewichten bis 6000, insbesondere mit Molekulargewichten bis 1500, wobei diese als Di- bzw. Polyoxyalkylenglykole einzeln oder als Gemische eingesetzt werden können. 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 organische Polyisocyanate und kommen daher vorzugsweise zur Anwendung: Mischungen aus Toluylendiisocyanaten und Roh-MDI oder Mischungen aus modifizierten Urethangruppen enthaltenden organischen Polyisocyanaten mit einem NCO-Gehalt von 33,6 bis 15 Gew.-%, insbesondere solche auf Basis von Toluylendiisocyanaten, 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, Diphenylmethandiisocyanat-Isomerengemischen oder Roh-MDI und insbesondere Roh-MDI mit einem Diphenylmethandiisocyanat-Isomerengehalt von 30 bis 80 Gew.-%.
  • Neben dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Polyetherolgemisch (b) werden gegebenenfalls weitere gegenüber Isocyanaten reaktive Wasserstoffatome aufweisende Verbindungen (c) eingesetzt.
  • Hierfür werden vorrangig Verbindungen mit mindestens zwei reaktiven Wasserstoffatomen verwendet. Dabei werden zweckmäßigerweise solche mit einer Funktionalität von 2 bis 8, vorzugsweise 2 bis 3, und einem Molekulargewicht von 300 bis 8000, vorzugsweise von 300 bis 5000, verwendet.
  • Erfindungsgemäß bevorzugt eingesetzt werden Polyole, insbesondere Polyetherpolyole. Daneben können beispielsweise auch Polyetherpolyamine und/oder weitere Polyole, ausgewählt aus der Gruppe der Polyesterpolyole, Polythioetherpolyole, Polyesteramide, hydroxylgruppenhaltigen Polyacetale und hydroxylgruppenhaltigen aliphatischen Polycarbonate oder Mischungen aus mindestens zwei der genannten Polyole verwendet werden. Die Hydroxylzahl der Polyhydroxylverbindungen beträgt dabei in aller Regel 20 bis 80 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 Lewissäuren, wie Antimonpentachlorid, Borfluorid-Etherat u.a., oder Bleicherde, als Katalysatoren 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.
  • 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 DE 1111394 A , DE 1222669 A ( US 3304273 , US 3383351 A , US 3523093 A ), DE 1152536 A ( GB 1040452 A ) und DE 1152537 A ( GB 987618 A ) hergestellt werden, sowie Polyetherpolyoldispersionen, die als disperse Phase, üblicherweise in einer Menge von 1 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 25 Gew.-%, enthalten: z.B. Polyharnstoffe, Polyhydrazide, tert.-Aminogruppen gebunden enthaltende Polyurethane und/oder Melamin und die z.B. beschrieben werden in EP 011752 B1 ( US 4304708 A ), US-A-4374209 A und DE 3231497 A1 .
  • Die Polyetherpolyole können einzeln oder in Form von Mischungen verwendet werden.
  • Geeignete Polyesterpolyole können beispielsweise aus organischen Dicarbonsäuren mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise aliphatischen Dicarbonsäuren mit 4 bis 6 Kohlenstoffatomen, mehrwertigen Alkoholen, vorzugsweise Diolen, mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, nach üblichen Verfahren hergestellt werden. Üblicherweise werden die organischen Polycarbonsäuren und/oder -derivate und mehrwertigen Alkohole, vorteilhafterweise im Molverhältnis von 1:1 bis 1,8, vorzugsweise von 1:1,05 bis 1,2, katalysatorfrei oder vorzugsweise in Gegenwart von Veresterungskatalysatoren, zweckmäßigerweise in einer Atmosphäre aus Inertgas, 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 vorteilhafterweise kleiner als 10, vorzugsweise kleiner als 2 ist, polykondensiert.
  • Die PUR-Schaumstoffe 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 PUR-Schaumstoffe Kettenverlängerungsmittel, Vernetzungsmittel oder Mischungen davon Anwendung finden, kommen diese zweckmäßigerweise in einer Menge bis zu 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Polyolverbindungen, zum Einsatz.
  • 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 den 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 Isocyanatkomponete 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. aus EP-A-351614 .
  • Die eingesetzte Menge des Treibmittels bzw. der Treibmittelmischung liegt dabei bei 1 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 15 Gew.-%, ,jeweils bezogen auf das Gewicht der Komponenten (b) bis (f).
  • Weiterhin ist es möglich und insbesondere im Weichschaum üblich, als Treibmittel der Polyolkomponente Wasser in einer Menge von 0,5 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Komponenten (b) bis (f), zuzusetzen. Der Wasserzusatz kann in Kombination mit dem Einsatz der anderen beschriebenen Treibmittel erfolgen.
  • Als Katalysatoren (e) zur Herstellung von PUR-Schaumstoffen werden insbesondere Verbindungen verwendet, die die Reaktion der reaktiven Wasserstoffatome, insbesondere hydroxylgruppenenthaltender Verbindungen der Komponenten (b) und (c), 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 Komponenten (b) bis (f).
  • Der Reaktionsmischung zur Herstellung der erfindungsgemäßen schallabsorbierenden und energieabsorbierenden PUR-Weichschaumstoffe können gegebenenfalls noch weitere Hilfsmittel und/oder Zusatzstoffe (f) einverleibt werden. Genannt seien beispielsweise oberflächenaktive Substanzen, Schaumstabilisatoren, Zellregler, Füllstoffe, Farbstoffe, Pigmente, Flammschutzmittel, Hydrolyseschutzmittel, fungistatische und bakteriostatisch wirkende Substanzen.
  • Geeignete Flammschutzmittel sind beispielsweise Trikresylphosphat, Tris-(2-chlorethyl)phosphat, Tris-(2-chlorpropyl)phosphat, Tetrakis-(2-chlorethyl)-ethylendiphosphat, Dimethylmethanphosphonat, Diethanolaminomethylphosphonsäurediethylester sowie handelsübliche halogenhaltige Flammschutzpolyole. Außer den bereits genannten halogensubstituierten Phosphaten können auch anorganische oder organische Flammschutzmittel, wie roter Phosphor, Aliumiumoxidhydrat, 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 Komponenten (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 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; Schaumstabilisatoren, wie Siloxanoxalkylenmischpolymerisate und andere Organopolysiloxane, oxethylierte Alkylphenole, oxethylierte Fettalkohole, Paraffinöle, Ricinusöl- bzw. Ricinolsäureester, Türkischrotöl und Erdnußöl, und Zellregler, wie Paraffine, Fettalkohole und Dimethylpolysiloxane. Die oberflächenaktiven Substanzen werden üblicherweise in Mengen von 0,01 bis 5 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Komponenten (b) bis (f), angewandt.
  • 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 Kohlenstoffasern. 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 schalldämpfenden und energieabsorbierenden PUR-Schäume werden die organischen und/oder modifizierten organischen Polyisocyanate (a), das Polyetherolgemisch (b) und gegebenenfalls weiteren gegenüber Isocyanaten reaktive Wasserstoffatome aufweisenden Verbindungen (c) in solchen Mengen zur Umsetzung gebracht, daß das Äquivalenzverhältnis von NCO-Gruppen der Polyisocyanate (a) zur Summe der reaktiven Wasserstoffatome der Komponenten (b) und ggf. (c) 0,70 bis 1,25:1, vorzugsweise 0,90 bis 1,15:1, beträgt.
  • PUR-Schaumstoffe 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 geeigneten 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.
  • Um den Schaumstoff problemlos aus dem Formwerkzeug entnehmen zu können, müssen in der Regel Trennmittel verwendet werden. Aus Umweltschutzgründen finden in zunehmendem Maße angereicherte Trennmittel mit geringen Lösungsmittelanteilen oder Trennmittel auf Basis von Wasser Verwendung.
  • Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten PUR-Schäume (Akustikschäume) weisen eine Dichte von 10 bis 800 kg/m3, vorzugsweise von 60 bis 100 kg/m3, auf. Sie wirken schalldämpfend.
  • Die Schallabsorption wird durch den Verlustfaktor definiert, der nach ISO 7626, Teil 1 und 2, bestimmt wird. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten PUR-Schäume weisen einen Verlustfaktor von mindestens 0,3, vorzugsweise von 0,30 bis 1,5, auf.
  • Sie eignen sich besonders als Material für Schalldämmzwecke und werden beispielsweise als Energieabsorber und zum Ausfüllen von Hohlräumen eingesetzt.
  • Die vorliegende Erfindung soll anhand der angeführten Beispiele erläutert werden, ohne jedoch hierdurch eine entsprechende Eingrenzung vorzunehmen.
  • Beispiele
  • Eine Polyolzusammensetzung – siehe Tabelle 1 – wurde mit dem jeweils angegebenen Isocyanatgemisch bei der jeweils angegebenen Kennzahl (KZ) verschäumt.
  • Tab. 1: Zusammensetzung der Akustikschäume und akustische Meßwerte
    A-Komponente (in Gew.-Tl.) Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3 Beispiel 4 Beispiel 5 Vergleich 6 Vergleich 7
    Lu 2047 71,03 65,43 73,80 65,79 2,60 4,10
    Vers. 4398/1 68,43
    Lu 1000 13,40 14,80 12,20 14,20 2,10
    Lu 2002 14,40 2,30
    Lu 2045 4,30 5,20 4,10 11,20 9,20
    Lu 2040 5,10 4,10 78,28 81,40
    Triethanolamin 1,20 0,90
    Lu 2100 11,20
    VP 9236 5,30 6,20 9,50 3,30
    Lu N201 0,20 0,22 0,22 0,30 0,26 0,35 0,30
    Lu N206 0,17 0,15 0,15 0,20 0,15 0,22 0,20
    DC 198 1,60 1,50 1,40
    B 8680 0,85 0,60
    B 8409 2,50 2,50
    Wasser 3,10 3,00 3,10 2,30 2,90 3,20 3,30
    KZ 95 95 95 95 95 85 85
    B-Komponente
    Iso-Gemisch I + + + + + +
    Iso-Gemisch II +
    VF 0,74 1,13 0,66 0,31 1,05 0,20 0,18
    SpM (N/cm2) 93,20 42,10 98,20 10,50 5,60 13,10 13,90
    RD (kg/m3) 79,70 73,80 72,30 74,20 73,10 72,30 71,10
    • RD = Rohdichte; SpM = Speichermodul; VF = Verlustfaktor
    Lupranol® 2047 OH-Zahl 42 mg KOH/g, Polyetheralkohol auf Basis von Propylen- und Ethylenoxid (81 Gew.-%) (BASF),
    Vers. 4398/1 OH-Zahl 43 mg KOH/g, Polyetheralkohol auf Basis von Ethylen-, Propylen- und Butylenoxid (EO-Anteil: 83 Gew.-%) – Versuchsprodukt
    Lupranol® 1000 OH-Zahl 56 mg KOH/g, Polyetheralkohol auf Basis von Propylenoxid (BASF),
    Lupranol® 2002 OH-Zahl 42 mg KOH/g, Polyetheralkohol auf Basis von Propylenoxid (BASF),
    Lupranol® 2045 OH-Zahl 36 mg KOH/g, Polyetheralkohol auf Basis von Propylen- und Ethylenoxid (BASF),
    Lupranol® 2040 OH-Zahl 28 mg KOH/g, Polyetheralkohol auf Basis von Propylen- und Ethylenoxid (BASF),
    Lupranol® 2100 OH-Zahl 190 mg KOH/g, Polyetheralkohol auf Basis von Ethylenoxid (BASF),
    Lupranol® VP 9236 OH-Zahl 610 mg KOH/g, Polyetheralkohol auf Basis von Ethylenoxid (BASF),
    Lupragen® N 201 Aminkatalysator (BASF),
    Lupragen® N 206 Aminkatalysator (BASF),
    DC 198 Sililkonstabilisator (Air Products),
    B 8680, B 8409 Sililkonstabilisator (Goldschmidt),
    Iso-Gemisch I Gemisch aus Lupranat® MES, Lupranat® MI und Lupranat® M20A, NCO-Gehalt: 32,56 Gew.-%,
    Iso-Gemisch II Gemisch aus Lupranat® MES, Lupranat® MI und Lupranat® M20A, NCO-Gehalt: 33,08 Gew.-%,
    Lupranat® MES Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat (BASF),
    Lupranat® MI Mischung aus Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat und Diphenylmethan-2,4'-diisocyanat (BASF),
    Lupranat® M20A Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat-Isomere (BASF).
  • Die Akustikschäume auf Basis der erfindungsgemäßen Polyolkombination weisen eine sehr gute Schaumstruktur und ein gutes Fließverhalten auf.

Claims (14)

  1. Verfahren zur Herstellung von schalldämpfenden und energieabsorbierenden 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 gegebenenfalls weiteren Hilfs- und Zusatzstoffen (f), dadurch gekennzeichnet, daß das Polyetherolgemisch (b) besteht aus b1) mindestens einem zwei- bis achtfunktionellen Polyetherol auf der Basis von Propylenoxid und/oder Butylenoxid und Ethylenoxid, wobei der Ethylenoxidanteil, bezogen auf die eingesetzte Gesamtmenge an Alkylenoxid, mehr als 40 Gew.-% beträgt, mit einer OH-Zahl von 20 bis 1000 mg KOH/g und einem Anteil an primären OH-Gruppen größer als 50 %, unter der Maßgabe daß b1) mindestens ein mindestens zweifunktionelles Polyetherol b1.1) mit einer OH-Zahl von 20 bis 100 mg KOH/g enthält, b2) mindestens einem zwei- bis sechsfunktionellen Polyetherol auf der Basis Propylenoxid und/oder Butylenoxid mit einer OH-Zahl von größer als 30 mg KOH/g sowie b3) mindestens einem weiteren Polyetherol auf der Basis von Ethylenoxid und Propylenoxid mit einem Anteil an primären OH-Gruppen von mehr als 25 %, wobei die Komponente b1) in Anteilen von mehr als 30 Gew.-%, und die Komponenten b2) und b3) in Anteilen von jeweils weniger als 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyetherolgemisches (b), eingesetzt werden und wobei das Äquivalenzverhältnis von NCO-Gruppen der Polyisocyanate (a) zur Summe der reaktiven Wasserstoffatome der Komponente (b) und gegebenenfalls (c) 0,70 bis 1,25:1 beträgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß b1) mindestens ein mindestens zweifunktionelles Polyetherol b1.2) mit einer OH-Zahl von 40 bis 250 mg KOH/g enthält.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß b1) mindestens ein mindestens zweifunktionelles Polyetherol b1.3) mit einer OH-Zahl von 400 bis 1000 mg KOH/g enthält, wobei der Ethylenoxidanteil, bezogen auf die eingesetzte Gesamtmenge an Alkylenoxid, mehr als 70 Gew.-% und der Anteil an primären OH-Gruppen mehr als 70 % betragen.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß b1.2) in Anteilen von 1 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise von 5 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyetherolgemisches (b), eingesetzt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß b1.3) in Anteilen von 1 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise von 5 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyetherolgemisches (b), eingesetzt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß b1) in Anteilen von 65 bis 80 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyetherolgemisches (b), eingesetzt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß b2) in Anteilen von 5 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyetherolgemisches (b), eingesetzt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß b3) in Anteilen von weniger als 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyetherolgemisches (b), eingesetzt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als organische und/oder modifizierte organische Polyisocyanate Toluylendiisocyanat, Gemische aus Diphenylmethandiisocyanat-Isomeren, Gemische aus Diphenylmethandiisocyanat und Polyphenylpolymethylpolyisocyanat oder Toluylendiisocyanat mit Diphenylmethandiisocyanat und/oder Polyphenylpolymethylpolyisocyanat oder Prepolymere, gebildet aus der Reaktion der genannten Isocyanate mit den Polyetherolen b1) bis b3) sowie gegebenenfalls der Komponente c) eingesetzt werden.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als organische und/oder modifizierte organische Polyisocyanate Gemische aus Diphenylmethandiisocyanat-Isomeren mit einem Anteil an 2,4'-Diphenylmethandiisocyanat von größer als 10 Gew.-% eingesetzt werden.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Wasser in Anteilen von 1 bis 5 Gew.-Teilen, vorzugsweise 2 bis 4 Gew.-Teilen, bezogen auf das Gesamtgewicht des Komponenten (b) bis (f), eingesetzt wird.
  12. Schalldämpfende und energieabsorbierende Polyurethanweichschaumstoffe, herstellbar 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 gegebenenfalls weiteren Hilfs- und Zusatzstoffen (f), dadurch gekennzeichnet, daß das Polyetherolgemisch (b) besteht aus b1) mindestens einem zwei- bis achtfunktionellen Polyetherol auf der Basis von Propylenoxid und/oder Butylenoxid und Ethylenoxid, wobei der Ethylenoxidanteil, bezogen auf die eingesetzte Gesamtmenge an Alkylenoxid, mehr als 40 Gew.-% beträgt, mit einer OH-Zahl von 20 bis 1000 mg KOH/g und einem Anteil an primären OH-Gruppen größer als 50 %, unter der Maßgabe daß b1) mindestens ein mindestens zweifunktionelles Polyetherol b1.1) mit einer OH-Zahl von 20 bis 100 mg KOH/g enthält, b2) mindestens einem zwei- bis sechsfunktionellen Polyetherol auf der Basis Propylenoxid und/oder Butylenoxid mit einer OH-Zahl von größer als 30 mg KOH/g sowie b3) mindestens einem weiteren Polyetherol auf der Basis von Ethylenoxid und Propylenoxid mit einem Anteil an primären OH-Gruppen von mehr als 25 %, wobei die Komponente b1) in Anteilen von mehr als 30 Gew.-%, und die Komponenten b2) und b3) in Anteilen von jeweils weniger als 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyetherolgemisches (b), eingesetzt werden, und wobei das Äquivalenzverhältnis von NCO-Gruppen der Polyisocyanate (a) zur Summe der reaktiven Wasserstoffatome der Komponente (b) und gegebenenfalls (c) 0,70 bis 1,25:1 beträgt.
  13. Schalldämpfende und energieabsorbierende Polyurethanweichschaumstoffe gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Verlustfaktor von 0,30 bis 1,5 aufweisen.
  14. Verwendung der schalldämpfenden und energieabsorbierenden Polyurethanweichschaumstoffe gemäß einem der Ansprüche 12 oder 13 als Energieabsorber, Dämpfungsmaterial und zum Ausfüllen von Hohlräumen.
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