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Dokumentenidentifikation DE69111117T3 19.07.2001
EP-Veröffentlichungsnummer 0451826
Titel Verfahren zur Herstellung eines eine hohe Luftdurchlässigkeit aufweisenden, flexiblen Polyurethanschaumstoffes.
Anmelder Tosoh Corp., Shinnanyo, Yamaguchi, JP
Erfinder Yoshimura, Hiroyuki, Shinnanyo-shi, Yamaguchi-ken, JP;
Tamano, Yutaka, Tokuyama-shi, Yamaguchi-ken, JP;
Arai, Shoji, Tokuyama-shi, Yamaguchi-ken, JP
Vertreter Vossius & Partner, 81675 München
DE-Aktenzeichen 69111117
Vertragsstaaten DE, ES, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 10.04.1991
EP-Aktenzeichen 911057065
EP-Offenlegungsdatum 16.10.1991
EP date of grant 12.07.1995
EPO date of publication of amended patent 15.11.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.07.2001
IPC-Hauptklasse C08G 18/20
IPC-Nebenklasse C08J 9/02   C08G 18/48   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Polyurethanschaumstoffs durch die Umsetzung eines Polyols und eines Polyisocyanats in Gegenwart eines Aminkatalysators, eines Treibmittels und eines Schaumstabilisators. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Polyurethanschaumstoffes mit hoher Luftdurchlässigkeit aus einer Formulierung, die als Treibmittel eine verringerte Menge eines halogenierten Kohlenwasserstoffs und eine erhöhte Menge Wasser verwendet.

Flexible Polyurethanschaumstoffe sind bei der Herstellung von Fahrzeugteilen, Möbeln, Betten und Polstern weit verbreitet. Heißformschaumstoffe und kaltgehärtete Formschaumstoffe aus den flexiblen Polyurethanschaumstoffen sind weit verbreitet, hauptsächlich als Sitzpolster für Automobile.

Im Allgemeinen wird ein Heißformschaumstoff hergestellt, indem eine aus einem Polyisocyanat und einem Polyol zusammengesetzte, flüssige Ausgangsformulierung für Polyurethan, die einen Aminkatalysator, einen metallorganischen Katalysator, ein Treibmittel, einen Schaumstabilisator und andere Hilfsmittel enthält, gemischt werden, das Gemisch anschließend in einer Form bei 30 bis 40ºC aufgeschäumt wird, in einem Ofen nachgehärtet wird und aus der Form entfernt wird. Üblicherweise werden ein halogenierter Kohlenwasserstoff und Wasser als Treibmittel für den Heißformschaumstoff verwendet. Eine übliche Formulierung für Heißformschaumstoffe für Vorder- und Rücksitze von Automobilen umfaßt als Treibmittel 2,0 bis 4,5 Gewichtsteile Wasser und 5 bis 10 Gewichtsteile eines halogenierten Kohlenwasserstoffs, wie CFC-11, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Polyols.

Ein kaltgehärteter Formschaumstoff, der im allgemeinen "HR-Schaumstoff" genannt wird, wird ohne Nachhärten in einem Ofen hergestellt, indem ein hochreaktives Polyol verwendet wird. Für solche Schaumstoffe wird ein halogenierter Kohlenwasserstoff verwendet, um Schaumstoffe mit niedriger Dichte und niedriger Härte herzustellen.

Seit kurzem liegen Hinweise dafür vor, daß unter den halogenierten Kohlenwasserstoffen die Fluorchlorkohlenwasserstoffe (CFCs), wie CFC-11, die Ozonschicht zerstören, so daß es zu einer Regulierung der Verwendung von CFCs kommen muß und eine weltweite Verringerung der Verwendung erforderlich ist. Infolgedessen wurden zahlreiche Untersuchungen durchgeführt, um eine Formulierung zu entwickeln, die weniger CFC-11 und statt dessen mehr Wasser als Treibmittel in herkömmlichen Formulierungen für flexible Schaumstoffe verwendet. Zum gleichen Zweck wurde zur Steigerung der Wirksamkeit der Schaumbildung auch die Erhöhung der Formtemperatur auf 50 bis 60ºC untersucht.

Bei der Herstellung von flexiblen Schaumstoffen hat aber die Verminderung von CFC- 11, die Erhöhung des Wassergehalts oder die Erhöhung der Formtemperatur ungünstigerweise eine Erhöhung der Schaumstoffhärte, der Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Dehnungsspalten im Inneren des Schaumstoffs oder des Aufrauhens von Zellen an der Oberfläches des Schaumteiles zur Folge. Zur Lösung solcher Probleme offenbaren die Japanische Patentveröffentlichung Nr. Sho 62-21807 und die Japanischen Patent-Offenlegungsschriften Nr. Hei 1- 259022 und Hei 2-20251 eine Erhöhung des Ethylenoxidgehalts und eine Erhöhung der Anzahl endständiger Oxyethylengruppen zur Verringerung der Schaumstoffhärte, und die Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. Hei 1-266121 offenbart die Erhöhung der Menge an Organozinnkatalysator und die Verwendung eines Schaumstabilisators mit größerer Wirksamkeit zur Verbesserung der Formbarkeit bei hoher Temperatur.

Die Verwendung eines hochreaktiven Polyols mit erhöhter Anzahl endständiger Oxyethylengruppen, die Erhöhung der Menge an Organozinnkatalysator oder die Verwendung eines Schaumstabilisators mit größerer Wirksamkeit verursacht jedoch ungünstigerweise eine Erhöhung des Anteils an geschlossenen Zellen im Schaumstoff, was die Luftdurchlässigkeit des Schaumstoffs deutlich verschlechtert oder das Schrumpfen des Schaumstoffs bewirken kann.

Ein mögliches Verfahren zur Verbesserung der Luftdurchlässigkeit des Schaumstoffs besteht darin, als Aminkatalysator Triethylendiamin, Bis(dimethylaminoethyl)ether oder N-Ethylmorpholin zu verwenden. Jedoch engt die Verwendung solcher Aminkatalysatoren den Verarbeitungsspielraum ein und verursacht das ernste Problem von Spaltung, was zu unzureichenden physikalischen Eigenschaften des Schaumstoffs führt.

Entsprechend ist eine verbesserte Formulierung für flexible Polyurethanschaumstoffe erforderlich, die als Treibmittel weniger CFC-11 und mehr Wasser enthält, und doch noch eine hohe Formbarkeit und eine hohe Luftdurchlässigkeit ergibt.

DE-A-26 27 719 betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines starren Schaumstoffs, wobei ein organisches Polyisocyanat mit mindestens einer äquivalenten Menge Wasser in Gegenwart einer Imidazolverbindung umgesetzt wird.

JP-A2-60 084 319 betrifft schäumbare Zusammensetzungen für die Polyurethanreaktion im Spritzgußverfahren. Eine Polyolverbindung, ein Polysiloxan-Schaumbildner, Wasser und CCl&sub3;F, 1,2-Dimethylimidazol und 1,8-Diazabicyclo[5.4.0]7-undecen wurden mit MDI einem Spritzgußverfahren unterzogen, wobei zelluläres Polyurethan erhalten wurde.

JP-A2-02 047 125 betrifft zelluläre starre Polyurethanschaumstoffe als Kernstücke für thermische Isolatoren sowie ein Herstellungsverfahren für diese Schaumstoffe aus einer Lösung, die Polyisocyanate, Polyole, Treibmittel, N-substituierte Imidazole und ein oberflächenaktives Mittel enthält.

JP-A2-01 256 511 betrifft die Herstellung von Polyurethanen unter Verwendung von Imidazolen als Katalysatoren mit verzögerter Wirkung.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben ausgehend vom Vorstehenden umfassende Untersuchungen bezüglich des Katalysators in der Formulierung für flexiblen Polyurethanschaumstoff durchgeführt, wobei eine erhöhte Wassermenge mit einem hochreaktiven Polyol, das eine erhöhte Menge endständiger Oxyethylengruppen enthielt, verwendet wurde, und haben gefunden, daß die Verwendung eines Amins mit einer bestimmten chemischen Struktur als Katalysator, die Herstellung eines flexiblen Polyurethanschaumstoffs mit großer Luftdurchlässigkeit und verbesserter Formbarkeit des Schaums ermöglicht.

Die vorliegende Erfindung stellt eine Formulierung für einen flexiblen Urethanschaumstoff bereit, die eine erhöhte Wassermenge mit einem hochreaktiven Polyol, das eine erhöhte Menge endständiger Oxyethylengruppen enthält, verwendet und doch noch eine hohe Luftdurchlässigkeit des Schaumstoffs mit einer verbesserten Formbarkeit ergibt.

Ferner stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Polyurethanschaumstoffs bereit, umfassend die Umsetzung von

(a) einem aus Polyetherpolyolen, Polymer-Polyolen und Gemischen davon ausgewählten Polyol, das endständige Oxyethylengruppen in einem Verhältnis von mindestens 10 Mol- % der gesamten endständigen Hydroxylgruppen und einen Hydroxylwert von 10 bis 90 mgKOH/g aufweist;

(b) einem Polyisocyanat

(c) einem Aminkatalysator in einer Menge von 0,05 bis 5,0 Gewichtsteilen bezogen auf 100 Gewichtsteile des Polyols

(d) Wasser als einem Treibmittel in einer Menge von 3,0 bis 8,0 Gewichtsteilen bezogen auf 100 Gewichtsteile des Polyols

(e) einem Schaumstabilisator,

wobei der Aminkatalysator (c) mindestens eines der durch die nachstehende Formel wiedergegebenen Imidazole umfaßt:

wobei R¹ einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Dimethylaminopropyl-, Benzyl-, Vinylgruppe oder einen Hydroxyalkylrest mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen darstellt; R² ein Wasserstoffatom, einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Allyl-, Benzyl- oder Phenylgruppe darstellt; und R³ bzw. R&sup4; ein Wasserstoffatom, einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder eine Hydroxymethylgruppe darstellen, mit der Maßgabe, dass das Verfahren nicht die Umsetzung von 95 Gramm Polyol CP-4701, 5 Gramm Quadrol, 3 Gramm Wasser, 0,8-1,4 Gramm N,N-Dimethylaminopropyl-2-methylimidazol und 63,4 Gramm Isocyanat Mondur MR 105 umfasst.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird mindestens eines der durch die nachstehende allgemeine Formel wiedergegebenen Imidazole als eine Katalysatorkomponente verwendet

wobei R¹ einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Dimethylaminopropyl-, Benzyl-, Vinylgruppe oder einen Hydroxyalkylrest mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen darstellt; R² ein Wasserstoffatom, einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Allyl-, Benzyl- oder Phenylgruppe darstellt; und R³ bzw. R&sup4; ein Wasserstoffatom, einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder eine Hydroxymethylgruppe darstellen.

Die erfindungsgemäßen Imidazole schließen insbesondere 1-Methylimidazol, 1,2- Dimethylimidazol, 1,4-Dimethylimidazol, 1,2,4,5-Tetramethylimidazol, 1-Methyl-2-ethylimidazol, 1,4-Dimethyl-2-ethylimidazol, 1-Methyl-2-isopropylimidazol, 1-Methyl-2-phenylimidazol, 1-n-Butyl-2-methylimidazol, 1-Isobutyl-2-methylimidazol, 1-Vinylimidazol, 1-Benzyl- 2-methylimidazol oder 1-(3-Dimethylaminopropyl)imidazol ein. Unter diesen Verbindungen werden 1-Methylimidazol, 1,2-Dimethylimidazol, 1-(3-Dimethylaminopropyl)imidazol, 1-n- Butyl-2-methylimidazol und 1-Isobutyl-2-methylimidazol bevorzugt, die eine hohe katalytische Wirkung aufweisen und sehr vorteilhaft bei kommerzieller Produktion verwendet werden.

Der erfindungsgemäße Katalysator kann verbunden mit einem anderen tertiären Amin als ein Cokatalysator verwendet werden. Die tertiären Amine schließen Triethylamin, N,N-Dimethylcyclohexylamin, N,N,N',N'-Tetramethylethylendiamin, N,N,N',N'-Tetramethylpropylendiamin, N,N,N',N",N"-Pentamethyldiethylentriamin, N,N,N',N",N"-Pentamethyl-(3- aminopropyl)ethylendiamin, N,N,N',N",N"-Pentamethyldipropylentriamin, N,N,N',N'- Tetramethylguanidin, 1,3,5-Tris(N,N-dimethylaminopropyl)hexahydro-s-triazin, 1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undecen-7, Triethylendiamin, N,N,N',N'-Tetramethylhexamethylendiamin, N- Methyl-N'-(2-dimethylamino)ethylpiperazin, N,N'-Dimethylpiperazin, N-Methylpiperazin, N- Methylmorpholin, N-Ethylmorpholin, N,N-Dimethylethanolamin, N,N-Dimethylaminopropylamin, Dimethylaminoethoxyethanol, N,N,N'-Trimethylaminoethylethanolamin, N-Trioxyethylen-N,N-dimethylamin, 1,3-Bis(N,N-dimethylamino)-2-propanol oder Bis(2-dimethylaminoethyl)ether ein. Unter den vorstehenden tertiären Aminen werden Triethylendiamin, N- Methyl-N'-(2-dimethylamino)ethylpiperazin, Bis(2-dimethylaminoethyl)ether, N-Methylmorpholin und N-Ethylmorpholin bevorzugt. Ferner können geeigneterweise organische Carbonsäuresalze der vorstehend erwähnten Imidazole und organische Carbonsäuresalze der vorstehend erwähnten tertiären Amine als Katalysator oder Cokatalysator innerhalb des Bereichs, in dem die erfindungsgemäße katalytische Wirkung nicht verloren geht, verwendet werden.

Der erfindungsgemäße Katalysator kann aus dem vorstehend erwähnten Imidazol alleine oder aus einem Gemisch des Imidazols und eines anderen Aminkatalysators hergestellt werden. Bei der Herstellung aus einem Gemisch kann, falls notwendig, ein Lösungsmittel, wie Dipropylenglykol, Ethylenglykol, 1,4-Butandiol oder Wasser verwendet werden. Die Menge des Lösungsmittel ist nicht besonders eingeschränkt, beträgt jedoch vorzugsweise nicht mehr als 70% der Gesamtmenge des Katalysators. Der auf diese Art und Weise hergestellte Katalysator kann verwendet werden, indem er zu dem Polyol gegeben wird. Verschiedene Aminkatalysatoren können einzeln zu dem Polyol gegeben werden.

Die in der vorliegenden Erfindung verwendete Menge des Aminkatalysators liegt im allgemeinen im Bereich von 0,05 bis 5,0 Gewichtsteilen, vorzugsweise von 0,05 bis 3 Gewichtsteilen bezogen auf 100 Gewichtsteile des Polyols. Wenn die Menge des verwendeten Aminkatalysators geringer als 0,05 Gewichtsteile ist, wird der Anteil geschlossener Zellen groß und der Schaumstoff neigt zum Schrumpfen. Andererseits tritt, wenn die Menge des verwendeten Aminkatalysators größer als 3,0 Gewichtsteile ist, Spaltung auf und die Formbarkeit ist deutlich verschlechtert.

In der vorliegenden Erfindung können der vorstehend erwähnte Aminkatalysator und ein metallorganischer Katalysator in Kombination verwendet werden. Der metallorganische Katalysator schließt Zinndiacetat, Zinndioctoat, Zinndioleat, Zinndilaurat, Dibutylzinnoxid, Dibutylzinndiacetat, Dibutylzinndilaurat, Dibutylzinndichlorid, Dioctylzinndilaurat, Bleioctanoat, Bleinaphthenat, Nickelnaphthenat oder Kobaltnaphthenat ein. Unter diesen metallorganischen Katalysatoren werden die Organozinnkatalysatoren bevorzugt, stärker bevorzugt werden Zinndioctoat und Dibutylzinndilaurat. Die Menge des in der vorliegenden Erfindung zu verwendenden metallorganischen Katalysators liegt normalerweise in dem Bereich von 0,01 bis 5,0 Gewichtsteilen, vorzugsweise von 0,05 bis 3 Gewichtsteilen bezogen auf 100 Gewichtsteile des Polyols. Wenn die Menge des verwendeten metallorganischen Katalysators kleiner als 0,05 Gewichtsteile ist, ist der Schaumstoff dafür anfällig, Risse zu entwickeln. Wenn dessen Menge größer als 3,0 Gewichtsteile ist, schrumpft der Schaumstoff.

Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Polyol enthält mindestens 10 Mol-% der endständigen Oxyethylengruppen bezogen auf die gesamten endständigen Hydroxylgruppen und hat einen Hydroxylwert in dem Bereich von 10 bis 90 mgKOH/g, vorzugsweise von 15 bis 70 mgKOH/g, ist jedoch nicht darauf beschränkt.

Die nach Anspruch 1 verwendeten Polyole schließen bekannte Polyetherpolyole und Polymerpolyole sowie Gemische davon ein. Das Polyetherpolyol wird hergestellt, indem ein Alkylenoxid, wie Ethylenoxid und Propylenoxid, mit einer Verbindung, die mindestens zwei oder mehr aktive Wasserstoffatome hat, wie mehrwertige Alkohole, z. B. Ethylenglykol, Propylenglykol, Glycerin, Trimethylolpropan oder Pentaerythritol; Amine, z. B. Ethylendiamin; und Alkanolamine, z. B. Ethanolamin oder Diethanolamin, umgesetzt wird, zum Beispiel nach dem im "Polyurethane Handbook" (geschrieben von Gunther Ortel, Seite 42-53) beschriebenen Verfahren. Die Polymerpolyole schließen zum Beispiel Reaktionsprodukte des vorstehend erwähnten Polyetherpolyols mit einem ungesättigten Ethylenmonomeren in Gegenwart eines Radikalpolymerisationsinitiators ein, wie die im "Polyurethane Handbook" (geschrieben von Gunther Ortel, Seiten 75 und 76) beschriebenen Polymerpolyole.

Bei dem in der vorliegenden Erfindung verwendeten Polyisocyanat kann es sich um jedes bekannte organische Polyisocyanat handeln, einschließlich der aromatischen Polyisocyanate, wie Toluoldiisocyanat (TDI), 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat (MDI), Naphthylendiisocyanat oder Xylylendiisocyanat; der aliphatischen Polyisocyanate, wie Hexamethylendiisocyanat; der alicyclischen Polyisocyanate, wie Dicyclohexyldiisocyanat oder Isophorondiisocyanat; sowie Gemische davon. Unter den Polyisocyanaten werden TDI und seine Derivate sowie MDI und seine Derivate bevorzugt, die gemischt verwendet werden können. TDI und seine Derivate schließen ein Gemisch aus 2,4-Toluoldiisocyanat und 2,6-Toluoldiisocyanat sowie TDI-Prepolymere mit endständigen Isocyanatgruppen ein. MDI und seine Derivate schließen ein Gemisch aus MDI und Polyphenyl-polymethylendiisocyanat, nämlich ein Polymer des MDI, und/oder Diphenylmethandiisocyanat-Derivate mit einer endständigen Isocyanatgruppe ein.

Der Isocyanatindex in der vorliegenden Erfindung liegt normalerweise in einem Bereich von 70 bis 130, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen Bereich beschränkt.

Das nach Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung verwendete Treibmittel schließt Wasser und Gemische von Wasser mit einem halogeniertem Kohlenwasserstoff ein. Zu den halogenierten Kohlenwasserstoffen gehören halogenierte Methane und halogenierte Ethane, wie Methylenchlorid, Trichlorfluormethan, Dichlordifluormethan, Dichlortrifluorethan und Dichlormonofluorethan. Das besonders bevorzugte Treibmittel ist Wasser. Die zu verwendende Wassermenge hängt von der gewünschten Dichte des Schaumstoffs ab und liegt innerhalb eines Bereichs von 3,0 bis 8,0 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Polyols.

Der in der vorliegenden Erfindung verwendete Schaumstabilisator ist ein übliches organisches Silikontensid und wird in einer Menge von 0,1 bis 10 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Polyols, verwendet.

Falls notwendig, kann in der vorliegenden Erfindung ein Vernetzungsmittel oder ein Kettenverlängerer verwendet werden. Das Vernetzungsmittel oder der Kettenverlängerer schließt zum Beispiel mehrwertige Alkohole mit niedrigem Molekulargewicht, wie Ethylenglykol, 1,4- Butandiol oder Glycerin; Aminpolyole mit niedrigem Molekulargewicht, wie Diethanolamin oder Triethanolamin; und Polyamine, wie Ethylendiamin, Xylylendiamin oder Methylen-bis-ochloranilin ein.

Weiterhin können bekannte Additive, wie ein Farbstoff, ein Flammenhemmer oder Alterungsschutzmittel verwendet werden. Die Arten und die Zugabemengen solcher Additive liegen innerhalb des normalerweise verwendeten Bereichs eines bekannten Verfahrens.

In der Praxis der vorliegenden Erfindung liegen die Formtemperatur beim Gießen und die Ofentemperatur für das Nachhärten innerhalb des normalerweise verwendeten Bereichs, der bei bekannten Herstellungverfahren von Heißformschaumstoffen verwendet wird, und sie sind nicht besonders eingeschränkt. Die Formtemperatur beim Gießen liegt normalerweise in dem Bereich von 30 bis 70ºC und bei einem Hochtemperatur-Formverfahren in dem Bereich von 50 bis 70ºC. Die Ofentemperatur für das Nachhärten liegt in dem Bereich von 150 bis 250ºC. Der Schaumstoff wird bei dieser Ofentemperatur 10 bis 20 Minuten gehärtet und wird aus der Gußform entfernt, wobei der Heißformschaumstoff erhalten wird.

Bei der Herstellung von flexiblen Polyurethanschaumstoffen ermöglicht die Verwendung eines erfindungsgemäßen Aminkatalysators die Herstellung von Schaumstoffen mit hohen Luftdurchlässigkeitseigenschaften aus einer Formulierung für einen flexiblen Polyurethanschaumstoff, die eine verringerte Menge eines halogenierten Kohlenwasserstoffs und eine erhöhte Wassermenge verwendet, was bisher nicht ohne weiteres erreicht wurde. Ferner wird es ermöglicht, daß bei der Heißformformulierung Schaumstoffe ohne Risse aber mit verbesserter Formbarkeit hergestellt werden. Weiterhin ist es möglich, mit einer Formulierung mit einer erhöhten Menge an metallorganischem Katalysator oder in einem Hochtemperatur-Formverfahren, Schaumstoffe herzustellen, die eine hohe Luftdurchlässigkeit haben und die in den Schaumstoffeigenschaften hervorragend sind.

Die vorliegende Erfindung wird im Hinblick auf die Beispiele und die Vergleichsbeispiele beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Beispiele beschränkt.

Beispiele 1-7 und Vergleichsbeispiele 1-8

Für den flexiblen Polyurethanschaumstoff wurde die folgende Formulierung für Heißformschaumstoffe verwendet. Die Schäumungstests wurden unter Veränderung der Art des Aminkatalysators unter vorbestimmten Schäumbedingungen durchgeführt. Die Formbarkeit und die Eigenschaften der erhaltenen Schaumstoffe wurden nach den nachstehend aufgeführten Verfahren gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 und Tabelle 2 aufgeführt.

a. Formulierung:

Polyol 1) 100 Gewichtsteile

Schaumstabilisator 2) 1,0 Gewichtsteil

Wasser 4,0 oder 4,5 Gewichtsteile

Organozinnkatalysator 3) verändert

Aminkatalysator 4) verändert

Isocanat 5) 105 Gewichtsteile

1) Polyetherpolyol: hergestellt von Sanyo Chemical Industries, Ltd., FA-708, Hydroxylwert: 54 mgKOH/g,

2) Silicontensid: hergestellt von Toray Silicone K. K., SRX-294A,

3) Zinndioctoat: hergestellt von Tosoh Corporation, TEDA-D007,

4) Abkürzungen für Katalysatoren in der Tabelle:

DMIZ: 1,2-Dimethylimidazol

NMIZ: 1-Methylimidazol

IBIZ: Isobutyl-2-methylimidazol

TEDA-L33: 33%ige Triethylendiamin-Lösung in Dipropylenglykol (hergestellt von Tosoh Corporation)

TOYOCAT-MR: Tetramethylhexamethylendiamin (hergestellt von Tosoh Corporation)

TOYOCAT-ET: Bis(2-dimethylaminoethyl)ether (hergestellt von Tosoh Corporation),

5) T-80: hergestellt von Nippon Polyurethan K. K., Toluoldiisocyanat.

b. Schäumbedingungen:

Temperatur des flüssigen Ausgangsmaterials: 25 t 1ºC

Rührgeschwindigkeit: 3000 UpM (5 Sekunden)

Schäumgefäß: Aluminiumkasten (Größe: 25 · 25 · 25 cm)

Schäumtemperatur 45ºC und 60ºC.

c. gemessene Größen:

Die nachstehenden Größen wurden bestimmt.

Reaktivität:

Cremezeit: Zeitspanne vor dem Schäumbeginn (Sekunden)

Gelzeit: Zeit zur Verharzung (Sekunden)

Steigzeit: Zeitspanne bis der Schaumstoff seine maximale Schaumhöhe erreicht.

Schaumstoffdichte:

Es wurde die Dichte einer Testprobe gemessen, die durch Herausschneiden des Schaumstoffkerns mit einer Größe von 20 · 20 · 10 cm hergestellt wurde.

Luftdurchlässigkeit des Schaumstoffs:

Gemessen mit dem Dow-Air Flow Apparatus

Formbarkeit:

Die Spaltgrößen im Innenteil des Schaumstoffs wurden bestimmt und nach fünf Klassen bewertet:

1: fast keine Risse

2: klein

3: mittel

4: groß

5: beträchtlich

Aus den Beispielen in Tabelle 1 und Tabelle 2 wird deutlich, daß auf der Basis von Formulierungen, die eine verringerte Menge an halogeniertem Kohlenwasserstoff und eine erhöhte Wassermenge verwenden, und bei einer hohen Formtemperatur Schaumstoffe mit einer hohen Luftdurchlässigkeit, einer verminderten Anzahl an inneren Risse und einer guten Formbarkeit hergestellt werden können, indem eine bestimmte Imidazolverbindung als Katalysator verwendet wird. Im Gegensatz dazu führt in den Vergleichsbeispielen 1 bis 8 die Verwendung eines herkömmlichen Katalysators, wie Triethylendiamin, zu Schaumstoffen mit großen Rissen und geringer Luftdurchlässigkeit. Dementsprechend kann bei herkömmlichen Katalysatoren die Menge an halogeniertem Kohlenwasserstoff nicht einfach durch die Erhöhung der Wassermenge und durch Erhöhung der Formtemperatur verringert werden.

Beispiele 8-11 und Vergleichsbeispiele 9-13

Für den flexiblen Polyurethanschaumstoff wurde die folgende Formulierung verwendet. Die Bedingungen und das Verfahren für den Schäumtest waren die gleichen wie in den vorstehend erwähnten Beispielen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt.

a. Formulierung 100

2) Silicontensid: hergestellt von Toray Silicone K. K., SRX-294A,

3) Zinndioctoat: hergestellt von Tosoh Corporation, TEDA-D007,

4) Abkürzungen für Katalysatoren in der Tabelle:

DMIZ: 1,2-Dimethylimidazol

NMIZ: 1-Methylimidazol

IBIZ: Isobutyl-2-methylimidazol

TEDA-L33: 33%ige Triethylendiamin-Lösung in Dipropylenglykol (hergestellt von Tosoh Corporation)

TOYOCAT-MR: Tetramethylhexamethylendiamin (hergestellt von Tosoh Corporation)

TOYOCAT-ET: Bis(2-dimethylaminoethyl)ether (hergestellt von Tosoh Corporation),

5) T-80: hergestellt von Nippon Polyurethan K. K., Toluoldiisocyanat.

6) Polyetherpolyol A (ein Polyetherpolyol mit einem Hydroxylwert von 56 mgKOH/g, hergestellt durch Additionspolymerisation von Propylenoxid an Glycerin)

7) Polyetherpolyol B (ein Polyetherpolyol mit einem Hydroxylwert von 54 mgKOH/g und einem Verhältnis der endständigen Oxyethylengruppen von 75 Mol-%, hergestellt durch Additionspolymerisation von Propylenoxid und Ethylenoxid an Glycerin)

8) Polyetherpolyol C (ein Polyetherpolyol mit einem Hydroxylwert von 54 mgKOH/g und einem Verhältnis der endständigen Oxyethylengruppen von 20%, hergestellt durch Additionspolymerisation von Propylenoxid und Ethylenoxid an Glycerin)

Aus Tabelle 3 wird deutlich, daß auf der Basis einer Formulierung, die eine verringerte Menge an halogeniertem Kohlenwasserstoff und eine erhöhte Wassermenge als Treibmittel verwendet, und eines Polyols, das einen erhöhten Gehalt an endständigen Oxyethylengruppen aufweist, Schaumstoffe hergestellt werden können, die eine hervorragende Formbarkeit und eine hohe Luftdurchlässigkeit besitzen, indem eine Imidazolverbindung als Katalysator verwendet wird. Im Gegensatz dazu führt in den Vergleichsbeispielen 9 und 10 die Verwendung eines herkömmlichen Katalysators, wie Triethylendiamin, zu Schaumstoffen mit geringer Luftdurchlässigkeit. In den Vergleichsbeispielen 12 und 13, in denen Polyole ohne endständige Oxyethylengruppen verwendet wurden, wurde kein deutlicher Unterschied zwischen den Katalysatoren beobachtet.

Tabelle 1

Legende zu Tabelle 1

1) NMIZ: 1-Methylimidazol

DMIZ: 1,2-Dimethylimidazol

IBIZ: 1-Isobutyl-2-Metylimidazol

TEDA-L33: 33%ige Triethylaminlösung in Dipropylenglykol (hergestellt von Tosoh Corporation)

TOYOCAT-MR: Tetramethylendiamin (hergestellt von Tosoh Corporation)

TOYOCAT-ET: Bis-(2-dimethylaminoethyl)ether (hergestellt von Tosoh Corporation)

2) SDO: Zinnctoat

*) Gewichtsteile pro Gewichtsteile des Polyols

Tabelle 2
Tabelle 3


Anspruch[de]

1. Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Polyurethanschaumstoffes, umfassend die Umsetzung von

(a) einem aus Polyetherpolyolen, Polymer-Polyolen und Gemischen davon ausgewählten Polyol, das endständige Oxyethylengruppen in einem Verhältnis von mindestens 10 Mol-% der gesamten endständigen Hydroxylgruppen und einen Hydroxylwert von 10 bis 90 mgKOH/g aufweist;

(b) einem Polyisocyanat

(c) einem Aminkatalysator in einer Menge von 0,05 bis 5,0 Gewichtsteilen bezogen auf 100 Gewichtsteile des Polyols

(d) Wasser als einem Treibmittel in einer Menge von 3,0 bis 8,0 Gewichtsteilen bezogen auf 100 Gewichtsteile des Polyols

(e) einem Schaumstoffstabilisator,

wobei der Aminkatalysator (c) mindestens eines der durch die nachstehende allgemeine Formel wiedergegebenen Imidazole umfaßt:

wobei R¹ einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Dimethylaminopropyl-, Benzyl-, Vinylgruppe oder einen Hydroxyalkylrest mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen darstellt; R² ein Wasserstoffatom, einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Allyl-, Benzyl- oder Phenylgruppe darstellt; und R³ bzw. R&sup4; ein Wasserstoffatom, einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder eine Hydroxymethylgruppe darstellen, mit der Maßgabe, daß das Verfahren nicht die Umsetzung von 95 Gramm Polyol CP-4701, 5 Gramm Quadrol, 3 Gramm Wasser, 0,8-1,4 Gramm N,N-Dimethylaminopropyl-2-methylimidazol und 63, 4 Gramm Isocyanat Mondur MR 105 umfaßt.

2. Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Polyurethanschaumstoffes nach Anspruch 1, wobei der Katalysator mindestens einen umfaßt, der aus 1- Methylimidazol, 1,2-Dimethylimidazol, 1-(3-Dimethylaminopropyl)imidazol, 1- Isobutyl-2-methylimidazol und 1-n-Butyl-2-methylimidazol ausgewählt ist.







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