DE2160691A1

DE2160691A1 - Verfahren zur Herstellung von elastischen, verdichteten Polyurethanschaumstoffen

Info

Publication number: DE2160691A1
Application number: DE19712160691
Authority: DE
Inventors: Mario Andrew Milford; Cohen Stanley Irving Orange; Conn. Gambardella (V.StA.)
Original assignee: Olin Corp
Current assignee: Olin Corp
Priority date: 1970-12-07
Filing date: 1971-12-07
Publication date: 1972-06-29
Also published as: CA961227A; GB1343360A; NL7116774A; FR2116571B1; FR2116571A1

Description

"Verfahren zur Herstellung von elastischen, verdichteten Polyurethanschaumstoffen"

Priorität: 7. Dezember 1970, V.St.A., Nr. 95 954

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von elastischen, verdichteten Polyurethanschaumstoffen, die insbesondere eine niedrige Kugelfall-Rückprallelaatizität aufweisen.

In der US-PS 3 506 600 (auf die hier vollinhaltlich Bezug genommen wird) ist ein Verfahren zur Herstellung von elastischen, verdichteten Polyurethanschaumstoffen beschrieben, bei dem ein verschäumbares Polyurethangemisch nach dem -Verschäumen innerhalb eines bestimmten Zeitraums und unter Einhaltung bestimmter Umgebungstemperaturen in teilweise gehärtetem Zustand auf einen

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Bruchteil des ursprünglichen Schaumvolumens zusammengedrückt und schließlich vollständig ausgehärtet wird. Hierbei erhält man einen permanent verdichteten Schaumstoff mit guten physikalischen Eigenschaften, der für eine Vielzahl von Anwendungsgebieten, z.B. für Polsterungen oder zur Dämpfung von Bodenbelägen, wie Teppichen, geeignet ist.

Die nach dem Verfahren der ÜS-PS 3 506 600 hergestellten Polyurethanschaumstoffe führen jedoch in denjenigen Fällen, in denen eine besonders niedrige Rückprallelastizität erforderlich ist, nicht zu technisch zufriedenstellenden Ergebnissen. Darüber hinaus besitzen diese Schaumstoffe bei der Verwendung von Füllstoffen in dem verschäumbaren Polyurethangemisch oft eine ungenügende Tragfähigkeit.

Aufgabe der Erfindung war es deshalb, die vorgenannten Nachteile zu überwinden und elastische Polyurethanschaumstoffe mit niedriger Kugelfall-Rückprallelastizität und/oder hoher Tragfähigkeit zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.

Somit betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von elastischen, verdichteten Polyurethanschaumstoffen aus verschäumbaren Polyurethangemischen, die eine Polyolkomponeiite und eine Isocyanatkomponente enthalten, durch

(a) Verschäumen des Polyurethangemisches zu einer teilweise gehärteten Schaummasse,

(b) Zusammendrücken dieser Schaummasse unter Druckanwendung auf etv/a 2/3 bis Ι/ΙΌ ihres ursprünglichen Volumens 0 bis etwa

'10 Minuten nach dem Ende der Steigzeit, wobei die Tempera-

; ... .... 209827/1019

tür während des Zeitr ,v.ns von O bis etwa 10 Minuten auf etwa?

."bis 205⁰C gehalten wird,, und
(c) vollständiges Aushärten der Sohaummasse unter Wegnahme des

Druckes,

das dadurch gekennzeichnet ist, daß man als Polyolkomponente ein Gemisch aus einem niedermolekularen Polyol (I) mit einem Molekulargewicht von etwa 100 bis 1500 und einem hochmolekularen Polyol (II) mit einem Molekulargewicht von etwa 2000 bis 10 in einem G-ewichtsverhältnis von (Ι) ί (II) von etwa 1 : 9 bis 4 J 1 verwendet.

Die erfindungsgemäß hergestellten Polyurethanschaumstoffe weisen eine Kugelfall-Rückprallelastizität von unter etwa 40 Prozent, verglichen mit Y/erten von über 45 Prozent bei in herkömmlicher Weise hergestellten verdichteten Polyurethanschaumstoffen auf. Die erfindungsgemäß hergestellten verdichteten Polyurethanschaumstoffe sind z.B. für die verschiedensten Zwecke der Dämpfung oder Stoßdämpfung geeignet.

Die Kugelfall-Rückprallelastizität von Polyurethanschaumstoffen wird gemäß ASTM D 1564-64T bestimmt. Hierbei wird eine Stahlkugel mit einem Durchmesser von 9,53 mm aus einer Höhe von 45,7 em auf die Schaumstoffprobe fallen gelassen, wobei die Rückprallhöhe gemessen wird. Diese Höhe, ausgedrückt als Prozentanteil, bezogen auf die Fallhöhe (45₅7 cm), wird als Kugelfall-Rückprallelastizität des Schaumstoffs angegeben.

Das Verfahren der Erfindung kann nach dem Einstufen-Verfahren oder einem abgewandelten Zweistufen~Verfahren, dem sog. semi-

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prepolymer-Verfahren durchgeführt werden. Unter dem Begriff "verschäumbare Polyurethangeinische" werden hierbei alle bekannten Kombinationen aus Polyolen, wie Polyätherpolyole oder Polyesterpolyole, organischen Polyisocyanaten, Treibmitteln, Katalysatoren -und. anderen üblichen Zusatzstoffen und Verarbeitungshilfsmitteln verstanden, sofern das verschäumbare Polyurethangemisch ein Gemisch aus dem niedermolekularen Polyol (I) und dem hochmolekularen Polyol (II) enthält. Typische, allgemeine Rezepturen sind in der US-PS 3 .072 582 und der CA-PS 705 938 beschrieben. * .

Vorzugsweise wird das Verfahren der Erfindung so durchgeführt, daß man sowohl für das niedermolekulare Polyol (I) als auch für das hochmolekulare Polyol (II) ein Polyätherpolyol verwendet. Vorzugsweise betragen die Molekulargewichte des niedermolekularen' Polyols (I) und des hochmolekularen Polyols (H) etwa 150 bis 1000 bzw. etwa 2500 bis 6000 und das Molverhältnis Polyol CO zu Polyol (II) beträgt vorzugsweise etwa 1 : 5 bis 2:1.

Die vorzugsweise verwendeten Polyätherpolyole, wie alkoxylierte mehrwertige Alkohole, besitzen vorzugweise mittlere Hydroxylzahlen unterhalb von etwa 250. Diese alkoxylierten mehrwertigen Alkohole werden im allgemeinen durch statistische oder schrittweise Umsetzung eines polyfunktionellen Alkohols als Ketten-

j. . . j. . -in—Segenwart eines basischen Kut^ivaato.t-r . starter mit exnem Alkylenoxid\hergestellt. Beispiele fur geeignete Alkylenoxide sind Äthylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid oder Amylenoxid, sowie halogenierte Alkylenoxide, wie Epichlorhydrin,■oder Gemische der vorgenannten Alkylenoxide.

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Pur die Herstellung der alkoxylierten mehrwertigen Alkohole werden mehrwertige Alkohole mit einer Funktionalität von 2 Ms 8, wie Diole, Triole, Tetrole oder höher funktionelle Alkohole, verwendet. Beispiele hierfür sind Äthylenglykol, Propylenglykol, 2,3-Butylenglykol, 1,5-Pentaüdiol, 1,6-Hexandiol, Glyzerin, Trimethylolpropan, Triäthylolpropan, Pentaerythrit oder Kohlehydrate, wie Sorbit, Saccharose, Glucose oder Methylglucosid. Vorzugsweise werden für die Umsetzung mit den Alkylenoxiden mehrwertige Alkohole mit einer Funktionalität von mindestens 3 verwendet. '

Für das Verfahren der Erfindung geeignete Polyisocyanate sind z.B. Toluylendiisocyanat, wie die handelsüblichen 80 : 20 oder 65 J 35 -Isomerengemische aus 2,4- und 2,6-Toluylendiisocyanat, A'thylendiisocyanat, Propylendiisocyanat, Methylen-bis-4-phenylisocyanat, 3,3^r-Bitoluylen-4,4'-diisobyanat, Hexamethylendiisocyanat, Naphthylen-1,5-diisocyanat, Polyphenylenpolymethylenisocyanat oder Gemische der vorgenannten Isocyanate. Die Menge an Polyisocyanat wird so hoch gewählt, daß mindestens etwa 0,7 HOO-Gruppen pro Hydroxylgruppe imReaktionssystem vorhanden sind. Außer den Hydroxylgruppen des Polyols sind hierbei auch die Hydroxylgruppen anderer im Keaktionssystem vorhandener Verbindungen zu berücksichtigen. Es kann zwar auch ein stöchiometrischer Überschuß an Polyisoeyanat verwendet werden, dies ist jedoch irn allgemeinen aus Kostengründen unvorteilhaft. Vorzugs-

e t wa.
weise werden nicht mehr aTsvT, 25 NCO-Gruppen, insbesondere etwa 0,9 "bis 1,1 WCO-Gruppen, pro Hydroxylgruppe verwendet.

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Die Verschäumung des Polyurethangemisches erfolgt in Gegenwart eines Treibmittels, eines Katalysators und vorzugsweise einer geringen Menge eines üblichen -oberflächenaktiven Zusatzstoffes.

Es kommen die üblichen Treibmittel, wie Wasser oder organische Treibmittel mit bis. zu 7 C-Atomen, wie halogenierte Kohlenwasserstoffe, niedermolekulare Alkane, Alkene oder Äther, oder Gemische der vorgenannten Treibmittel, in Frage. Die Menge des Treibmittels kann sich in weitem Rahmen bewegen. Im allgemeinen werden die halogenierten Kohlenwasserstoffe in einer Menge von ■ etwa T bis 50 Gewichtsteilenj oder Wasser ίκ einer Menge von etwa 1,0 bis 6,0 Gewichtsteilen, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile des Polyols, verwendet. Typische halogenierte Kohlenwasserstoffe sind z.B. Monofluortrichlormethan, Dichlorfluormethan, Difluordiehlormethan, 1,1,2-Tri chlor-. 1,2,2-trifluoräthan, DichlortetrafluOräthan, Äthylchlorid, Methylenchlorid, Chloroform oder Tetrachlorkohlenstoff. Weitere spezielle Treibmittel sind Methan, Äthan, Äthylen, Propan, Propylen, Pentan, Hexan, Heptan, Diäthylather, Diisopropyläther oder Gemische der vorgenannten Treibmittel.

Geeignete Katalysatoren sind z.B. tertiäre Amine oder Metallsalze, insbesondere Zinn-(II)-salze. Diese Katalysatoren können allein oder im Gemisch verwendet werden. Vorzugsweise wird ein Amin-Metallsalz-Gemisch verwendet. Die Katalysatoren werden im allgemeinen in Konzentrationen von etwa 0,04 bis. 1,5 Gewichtsprozent, vorzugsweise etwa 0,05 bis 0,50 Gewichtsprozent, jeweils bezogen auf die Polyolkomponente, verwendet. Spezielle Beispiele für tertiäre Amine sind · N-Methylmorpholin, N-Hydro.Xyäthylmorpholin, Triäthylendiamin, Triäthylamin oder Trimethyl-

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amin. Typische Metallsalze sind z.B. die Salze von Antimon, Zinn oder Eisen, wie Dibutylzinndilaurat oder Zinn-( II)-octoat.

Pur das Verfahren der Erfindung geeignete oberflächenaktive Zusatzstoffe sind z.B. Silikonöle, Seifen oder Siloxan-Oxyalkyleto-Blockcopolymerisate. Verschiedene oberflächenaktive Zusatzstoffe sind in der'TJS-PS 2 834 748 und "Rigid Plastic Foams", Reinhold Publishing Corp., New York (1963) 38-42, beschrieben. Im allgemeinen werden bis zn 2 Gewichtsprozent des oberflächenaktiven Zusatzstoffes je .100 Gewichts.teile der Polyolkomponente verwendet. Durch die Anwesenheit des oberflächenaktiven Zusatzstoffes wird die Zellstruktur der Polyurethanschaumstoffe verbessert.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Verfahren der Erfindung mit einem Pölyurethangemisch-durchgeführt-, das einen gemahlenen Füllstoff, wie Baryt, Ton oder Calciumsulfat, enthält. Es hat sich gezeigt, daß durch diese Füllstoffe die Tragfähigkeit der hiermit hergestellten verdichteten Schaumstoffe verbessert v/erden kann, ohne daß hierdurch die guten Eigenschaften hinsichtlich der niedrigen Kugelfall-Rückprallelastizität nachteilig beeinflußt werden. Vorzugsweise wird Baryt, im allgemeinen in einer Menge von etwa 10 bis 100 Gewicht steilen, vorzugsweise etwa 20 bis 80 Gewichtsteilen, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile der Polyolkomponente, verwendet.

In den verschäumbarenPolyurethangemischen können weitere Zu- ■ satzstoffe, wie Farbstoffe, verstärkende Faserstoffe, Y/eichmacher, Duftstoffe oder Antioxydationsmittel, enthalten sein.

Die Dichte der erfindungsgemäß hergestellten Polyurethanschaum-

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— ο — ■.

stoffe kann sich in weitem Rahmen bewegen. Vorzugsweise wird das Verfahren so durchgeführt, daß Schaumstoffe mit einer Dichte von etwa 24 bis 240 g/l entstehen. Diese Schaumstoffe entstehen, wenn man verschäumbare Polyurethangemische verwendet, die beim freien Verschäumen und Aushärten ohne äußere Druckanwendung Schaumstoffe miteiner Dichte von etwa 12,8 bis 64,1 gA-ergeben. '

In der Praxis wird das Verfahren der Erfindung vorzugsweise so durchgeführt, daß man das verschäumbare Polyurethangemisch in" · eine geeignete Reaktionsζone,- z.B. durch Eingießen in einen entsprechenden Kasten bzw. eine Schachtel oder ein Förderband, einspeist. ■ Da die Verschäumung exotherm verläuft, ist an sich keine Wärmezufuhr erforderlich, sie kann jedoch in bestimmten Fällen angebracht sein. .Die Startzeit, d.h. die Zeit vom Vermischen der Ausgangskomponenten bis zum Beginn der Schäumreaktion, .die sich durch ein Sahnigwerden des Gemisches anzeigt, beträgt etwa 0,1 bis 20 Sekunden. Mit dem Anstieg der Reaktionstemperatur setzt eine Gasblasenentwicklung ein, die die Bildung einer ungehärteten, zelligen Gelmasse zur Folge hat, deren Volumen allmählich zunimmt.

Mit dem Aufhören der Gasblasenentwicklung wird auch das Auftreiben der ungehärteten, zelligen Gelmasse beendet. In Übereinstimmung mit' der Lehre der US-PS 3 506 600 mütssen zu diesem Zeitpunkt' einige kritische Verfahrensbedingungen eingehalten v/erden, damit man Schaumstoffe erhält, die vor dem eigentlichen Aushärten zusammengedrückt worden sind.

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Beim ersten kritischen Parameter handelt es sich um die sog. crush time. Die crush time bezeichnet denjenigen Zeitraum,- der vom Ende der Steigzeit bis zur Druckanwendung vergeht. Das Verfahren der Erfindung wird mit einer crush time von O bis etwa 10 Minuten, vorzugsweise Ό bis etwa 6 Minuten, durchgeführt. Obwohl man auch bei einem Zusammendrücken der Schaummasse unmittelbar nach dem Ende der Steigzeit elastische,verdichtete Polyurethanschaumstoffe herstellen kann, hat sich in der Praxis gezeigt, daß vom Ende .der Steigzeit bis zum Zusammendrücken mindestens etwa 6 Sekunden verstreichen.

Bei dem zweiten kritischen Parameter handelt es sich um die Umgebungstemperatur während der crush time. Es hat sich gezeigt, daß der teilweise gehärtete Schaumstoff während der crush time bei Temperaturen von etwa 7 bis 205 C gehalten werden muß. Im allgemeinen v/erden bei einer crush time von 0 bis etwa 2,5 Minuten Temperaturen von etwa 7 bis 205⁰Cf, vorzugsweise etwa 7 bis 94°C, bei einer crush time von etwa 2,5 bis 5 Minuten Temperaturen von etwa 7 bis 94°0, vorzugsweise etwa 7 bis 38°C, und bei einer crush time von 5 bis 10 Minuten Temperaturen von etwa 7 bis 44⁰C, vorzugsweise etwa 7 bis 30⁰G angewendet. Zu Einhaltung der vorgenannten Temperaturen werden gegebenenfalls übliche Einrichtungen, wie Öfen oder Kühlsysteme, verwendet.

Bei der Druchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in technischem Maßstab wird vorzugsweise bei Raumtemperatur, d.h. bei Temperaturen von etwa 21 bis 44⁰C und bei einer crush time von 0 bis 10 Minuten gearbeitet.

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Beim Ende der crush, time wird die teilweise gehärtete Polyurethan-Schaummasse mittels geeigneter Torrichtungen, z.B. Wal- ' zen oder Platten, zusammengedrückt.

Das Ausmaß der durch die Krafteinwirkung verursachten Zusammen-

„ ·· ι -tolffi, .si.ch in weitem Rahman, bewegen upd drucküngYnangt von der erforderlichen Verdichtung des Polyurethanschaumstoffs ab. Vorzugsweise wird, die teilweise gehärtete Schaummasse zur Erzielung gut verdichteter Schaumstoffe bis auf etwa 2/3 bis 1/10 der ursprünglichen Dicke nach dem Auftreiben zusammengedrückt. Das gewünschte Ausmaß der Zusammen— drückung läßt sich durch die Einstellung der Öffnungsweite zwischen den druckvermittelnden Vorrichtungen erreichen.

Die Dauer der Druckeinwirkung und die Temperatur der die Zusammendrückung der Schaummasse bewirkenden Vorrichtungen sowie die Umgebung spielen bei der Durchführung des erfindungsgemäßen. Verfahrens keine besondere Rolle. Bei der Durchführung des Verfahrens in technischem Maßstab wird jedoch aus Kostengründen die Dauer der Druckeinwj.rkung möglichst kurz gehalten.

Nach dem Zusammendrücken der teilweise gehärteten Schaummasse erfolgt unter Wegnahme des Drucks " die vollständige Aushärtung zum Polyurethanschaumstoff-'. Zur Aushärtung der Polyurethan-Schaummasse ist im allgemeinen keine Wärmezufuhr erforderlich, da bereits bei Raumtemperatur eine vollständige Aushärtung erfolgt..Gegebenenfalls können jedoch zur Beschleunigung der Aushärtung erhöhte Temperaturen angewendet werden.

Bei verlängerter Druckeinwirkung und verhältnismäßig geringen Dicken der Polyurethan-Schaummasse kann es vorkommen, daß beim

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Wegnehmen des Drucks bereits eine im wesentlichen vollständige Aushärtung der Schaummasse im Hinblick auf ihre Handhabung stattgefunden hat. Diese Aushärtung kann somit vor,·gleichzeitig mit oder nach dem Wegnehmen des Drucks erfolgen. Alle vorgenannten Verfahrensvarianten und -kombinationen werden von dem Ausdruck "und vollständiges Aushärten der Schaummasse unter Wegnahme des Drucks" erfaßt.

Nach dem Wegnehmen des Drucks und der vollständigen Aushärtung der verdichteten Polyurethan-Schaummaigse-kann'es möglich sein, daß s ich der Schaumstoff um einen geringen Isil der Differenz zwischen ursprünglicher Dicke"Und der Dicke nach dem Zusammendrücken wieder ausdehnt. Da der Polyurethanschaum jedoch vor dem Aushärten,' d.h.;, permanent^verdichtet worden ist, ist diese Ausdehnung stets auf ein geringes Ausmaß beschränkt.

Bei diskontinuierlicher-Verfahrensweise wird das Verfahren der Erfindung z.B. so durchgeführt, daß man das verschäumbare Polyurethangemisch in einem gewöhnlichen Kasten, z.B. einer Sehachtel, verschäumt, nach dem Ablauf der crush time unter Aufrechterhaltung der vorgenannten Temperaturbereiche den Kasten von der teilweise gehärteten Schaummasse entfernt, und die Schaummasse verdichtet. Hierbei wird die Schaummasse unter Verwen-' dung von Platten oder Walzen auf etwa 2/3 bis 1/10 ihres ursprünglichen Volumens zusammengedrückt. Anschließend wird der Druck weggenommen, damit die Schaummasse vollständig aushärten kann. Vorzugsweise wird der Kasten, in den das verschäumbare Polyurethangemisch eingespeist wird, so dimensioniert, daß der fertige Polyurethanschaumstoff in dieser Form oder nach einem

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Sclmeidvorgang zur Entfernung der Haut, die sich in allgemeinen auf -der Schaumoberflache bildet, verwendet werden ,kann. Auf

Schaumstoffe .. .

diese Weise lassen sich verdichteteYT wie Matratzen oder Kissen,

nach einem diskontinuierlichen Verfahren herstellen.

Vorzugsweise, insbesondere in technischem Maßstab, wird jedoch das Verfahren der Erfindung kontinuierlich durchgeführt. Das Verfahren kann z.B. so durchgeführt werden, daß man die Bestand-

einsctiließlich des organischen Treibmittels teile des verschäumbaren PolyurethangemischesTüber eine Mischkammer auf ein seitlich begrenztes Transportband aufbringt. Die seitlichen Begrenzungen sind so lange erforderlich, bis die Schaummasse ausreichend geliert ist, um das eigene Gewicht zu tragen. Nach Maßgabe der Transportgeschwindigkeit durchläuft die Schaummasse innerhalb der vorbestimmten crush time z.B. ein Paar Druckwalzen. Nach dem Durchlaufen der Druckwalzen schließt sich gegebenenfalls ein Ofen an, um die Aushärtung der zusammengepreßten Polj'urethan-Schaummasse zu beschleunigen. Schließlich kann der gehärtete Schaumstoff nach dem Durchlaufen des Ofens mittels geeigneter Schneidvorrichtungen auf Maß geschnitten- oder in gewünschter Weise getrimmt werden. Auch die hierbei erhaltenen Polyurethanschaumstoffe können direkt, z.B. als Polsterteile, wie Matratzen oder Kissen, oder für sonstige Zwecke der Dämpfung, verwendet werden. Wie bereits erwähnt, besitzen die erfindungsgemäß hergestellten Polyurethanschaumsto.ffe eine niedrige Kugelfall-Rückprallelastizität, die weniger als etwa 40 Prozent und im allgemeinen zwischen etwa 20 und 38 Gewichtsprozent beträgt. Wird die Verschäumung in Gegenwart von Füllstoffen vorgenommen, so erhält man Schaumstoffe mit hoher Tragfähigkeit. Die erfindungsgemäß hergestellten Polyurethan-

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schaumstoffe werden insbesondere dort verwendet, wo Schäume mit niedriger Rückprallelastizität erforderlich' sind. Sie werden,z.B. zur Herstellung besonders weicher Kissen, Matratzen und sonstiger Polster verwendet. Sie werden auch mit besonderem Vorteil zur Schlagdämpfung, z.B. für Kraftfahrzeuginnenauskleidungen, als Stoßstangenschutz, als Kofferauskleidung oder zum Verpacken empfindlicher Instrumente^verwendet.

Das Verfahren der Erfindung, läßt sich im Rahmen des allgemeinen Erfindungsgedankens in vielseitigen Verfahrensvarianten durch- . führen. Der verdichtete Polyurethanschaumstoff läßt sich z.B. auch auf Bodenbeläge, wie Teppiche, Auslegeware oder Fliesen, aufbringen, indem das verschäumbare Polyurethangemisch direkt auf die Rückseite einer kontinuierlich transportierten Bahn des Bodenbelags aufgebracht und die teilweise gehärtete Schaum-. masse zusammengedrückt wird.■

Die Beispiele erläutern die Erfindung. Alle Teile- und Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht, falls nicht anders angegeben. · .

''•Beispiel. 1

Gemäß der angegebenen Rezeptur wird durch Vermischen der einzelnen Komponenten ein verschäumbares Polyurethangernisch (elastischer Typ) hergestellt.

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Komponente Gewichtsteile

oxypropyliertes Glyzerin (II).

(Molekulargewicht 3000) ' .75

oxypropyliertes Glyzerin (I)

(molekulargewicht 600) 25

Toluylendiisocyanat
(NCO-Index*) 100)

(NCO-Index J 100) 55

Wasser . , 4

oberflächenaktiver Zusatzstoff ' .. 1,5

Zinn-(II)-octoat ' 0,2

Triäthylendiamin 0,3

' Der NCO-Index gibt das Verhältnis von Isocyanat- : Hydroxylgruppen in Prozent an. ·

**^ Silicone Surfactant DC-190 (Herst. Dow. Corning) .

Das Polyurethangemisch wird in einer offenen quadratischen Schachtel mit einer Seitenlänge von 20,3 cm" und einer Höhe von 10,2 cm verschäumt.'Wenn auf der Oberfläche der Schaummasse Blasen auftreten, die das Ende der Steigzeit anzeigen, läßt man eine crush time von 90 Sekunden bei einer Umgebungstemperatur von 24°G verstreichen. Anschließend wird die Schaummasse aus der Schachtel genommen und zwischen Platten oder einer Presse mit einer Öffnung von etwa 2,3 cm zusammengedrückt. Der erhaltene Schaumblock besitzet nach dem vollständigen Aushärten bei Raumtemperatur eine Dicke von etwa 2,5 cm und eine Kugelfall-RÜckprallelastizität (gemäß ASTM D 1564-64T) von 25 Prozent. In der Tabelle sind weitere Eigenschaften dieses Polyurethanschaumstoffs zusammengestellt.

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- 15 B e. i, s ρ i e.-l 2

Beispiel 1 wird wiederholt, jedoch wird anstelle des Polyolverhältnisses' (II : I) von 75 ί 2-5 ein Po-lyolverhältnis von 80 : 20 verwendet. Der erhaltene Schaumstoff besitzt eine Kugelfall-Rückprallelastizität von 38 Prozent. Die Eigenschaften sind in der Tabelle zusammengestellt.

Vergleichsbeispiel '

Beispiel 1 wird unter Verwendung von 100 Teilen des oxypropylierten Glyzerins (II·) mit einem Molekulargewicht von 3000 anstelle des Polyolgemlsches verv/endet.' Der verdichtete Schaumstoff besitzt eine Kugelfall-Rückprallelastizität von 51 Prozent. Dies verdeutlicht den Effekt, der mit.der erfindungsgemäßen Verwendung eines Polyolgemisch.es hinsichtlich der Rückprallelastizität erreicht'wird. Die Ergebnisse sind in der Tabelle zusammengestellt. · "

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Beispiel Ursprung- . nach Zusammen-

Er.

•lieh

drücken

Tabelle

Dichte ,beim freien

Verschäumen

( ff/Liter)

■Rückprall- Kompres-Dichte nach dem elasti- sibili-Zusammendrücken zität tat« (s/Li

iter)

1 10,2

2 . 10,2 ■Vergleich 10.2

2,5 2,5 2,5

25,6 25,6

25,6

99,3 99,0 99,5

25	0,224
38-	0,329
51	0,238

ca.-Werte

' Die Kompressibilität gibt denjenigen Druck an, der erforderlich ist, um den Schaumstoff auf

25 Prozent seiner Dicke zusammenzudrücken und ist ein Maß. für die Tragfähig

keit des Schaumstoffs.

Beispiel 3

Beispiel 1 wird wiederholt, jedoch wird als Polyolkomponente ein G-emisch aus 60 !'eilen des oxypropylierten Glycerins (H) mit einem Molekulargewicht von 3000 und 40 Teilen eines oxypropylierten G-lycerins mit einem Molekulargewicht von 1000 verwendet. Der erhaltene verdichtete Schaumstoff besitzt eine Kugelfall-Rückprallelastizität von 36 Prozent und eine Dichte von 96,4 g/l.

Beispiel" 4

Beispiel 1 wird wiederholt, jedoch werden dem verschäumbaren Polyurethangemisch 80 Teile gemahlener Baryt zugesetzt. Dieses Gemisch ergibt beim freien Verschäumen einen Schaumstoff mit einer Dichte von etwa 43,3 g/l. Der erhaltene verdichtete Schaumstoff besitzt eine Kugelfall-Rückprallelastizität von 29 Prozent, eine Tragfähigkeit von 0,67 kg/cm und eine Dichte von 178 g/l. Beim Vergleich dieser Werte mit den Ergebnissen der Beispiele 1, 2 und des Vergleichsbeispiels (siehe Tabelle) zeigt sich, daß die Einverleibung eines Füllstoffs zu Schaumstoffen mit verbesserter Tragfähigkeit führt und daß auch diese Schaumstoffe noch eine niedrige Rückprall-Elastizität aufweisen.»

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Beispiel 5

Beispiel 4· wird wiederholt, jedoch werden anstelle von 80 Teilen nur 20 Teile Baryt verwendet, so daß beim freien Verschäumen ein Schaumstoff mit einer Dichte von etwa 30,4 g/l entsteht. Nach dem Verdichten besitzt dieser Schaumstoff eine Kugelfall-Rückprallelastizität. von 33 Prozent, eine Tragfähigkeit von 0,52 kg/cm und eine Dichte von 143 g/l.

Patentansprüche

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Claims

- 19 Patentansprüche

1 . Verfahren zur Herstellung von elastischen, verdichteten Polyurethanschaumstoffen

aus versehäumbaren Polyurethangemxschen, die eine PoIyolkomponente und eine Isocyanatkomponente enthalten, durch

(a) Verschäumen des Polyurethangemisches zu einer teilweise gehärteten Schaummasse,

(b) Zusammendrücken dieser Schaummasse unter Druckanwendung auf etwa 2/3 bis I/IO ihres ursprünglichen Volumens O bis etwa¹ 10 Minuten nach dem Ende der Steigzeit, wobei die Temperatur während des Zeitraums von 0 bis etwa 10 Minuten auf etwa

7 bis 205°0 gehalten wird, und
(e) vollständiges Aushärten der Schaummasse unter Wegnahme des

Druckes,

dadurch gekennzeichnet, daß man als PoIyolkomponente ein Gemisch aus einem niedermolekularen Polyol (I) mit einem Molekulargewicht von etwa 100 bis 1500 und einem hochmolekularen Polyol (II) mit einem Molekulargewicht von etwa 2000 bis 10 000 in einem Gewichtsverhältnis von (I) : (II) von etwa 1 : 9 bis 4 : 1 verwendet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Polyole (I) und (II) Polyätherpolyole verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Polyätherpolyole alkoxylierte mehrwertige Alkohole verwendet.

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4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet₅ -"aß man als alkoxylierte mehrwertige Alkohole oxypropyliertes C^: .oerin verwendet.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Polyol (I)'mit einen· Molekulargewicht von etwa 150 bis 1000 und ein Polyol (II) mit einem Molekulargewicht von etwa 2500 bis 6000 verwendet.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, '

daß man ein Gewichtsverhältnis von Polyol (I) : Polyol (II)

von etwa 1 : 5 bis 2 : 1 verwendet.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Polyurethangemisch verwendet, das Toluylendiisocyanat, Wasser und ein Gemisch aus einem Amin und einem Zinn~(II)-salz als Katalysator enthält.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Polyurethangemisch verwendet, das etwa 10 bis 100 Gewichtsprozent,-bezogen auf dad Gewicht der Polyolkomponente, eines Füllstoffes enthält.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, öaP man als Füllstoff Baryt verwendet.
10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man bei einem Zeitraum von 0 bis etwa 2,5 Minuten vom Ende der Steigseit bis rar Druckanwendung die teilweise gehärtete Schaummaese bei Umgebungstemperaturen von etwa 7 bis 205⁰C, vorzugsweise etwa 7 bis 94°G, bei einem¹Zeitraum von etwa

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2,5 "bis 5 Minuten bei Umgebungstemperaturen von etwa 7 bis 94⁰C _v vorzugsv/eiae 7 bis 38⁰C und bei einem Zeitraum von. etwa 5 bis 10 Minuten bei Umgebungstemperaturen von etwa 7 bis 44-⁰C, vorzugsweise etwa 7 bis 3O⁰C, hält.
11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man die teilweise gehärtete Scha.ummast;e vom Ende der Steigzeit bis zur Druckanwendung O bis etwa 10 Minuten bei Umgebungstemperaturen von etwa 21 bis 44⁰C hält.
12. Verfahren.nach Anspruch .1, .dadurch gekennzeichnet, daß man Polyurethangemische verwendet, die beim freien Verschäumen Schaumstoffe mit Dichten von etwa 12,8 bis 64 g/l und nach der Druckanwendung Schaumstoffe mit einer Dichte von etwa 24 bis 240 g/l ergeben.

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