PL108961B1 - Method of producing polyurethane foams - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia pianek poliuretanowych na drodze reakcji wielofunkcyjnych izocyjanianów organicznych ze zwiazkami wielowodorotlenowymi w obecnosci ka¬ talizatorów. Proces wytwarzania moze byc pro¬ wadzony w obecnosci znanych dodatków i sub¬ stancji modyfikujacych lub pomocniczych, takich jak: srodki powierzchniowo czynne, porofory, do¬ datki barwiace, srodki zmniejszajace palnosc, wy¬ pelniacze itp.Sposób wytwarzania pianki poliuretanowej na drodze reakcji poliizocyjanianów organicznych ze zwiazkami wielowodorotlenowymi, w obecnosci ka¬ talizatorów jest znany. Zwykle stosuje sie tez wyzej wymienione dodatki i substancje modyfi¬ kujace. Najpowazniejszy jednak wplyw na para¬ metry przetwórcze procesu wytwarzania oraz na ; wlasnosci samego wyrobu wywieraja katalizatory.Znane dotychczas i szerzej stosowane kataliza¬ tory stanowia zwykle trzeciorzedowe aminy orga¬ niczne, jak: trójalkiloaminy, alkilowe pochodne etanoloaminy, N-alkilomorfoliny, mono- lub dwu- -alkilopiperazyny oraz l,4-dwuazabicyklo/2,2,2/- -oktan znany pod nazwa „Dabco". Wymienione tu katalizatory zyskaly szerokie zastosowanie prze¬ myslowe. Ponadto literatura fachowa zaleca bar¬ dzo wiele rodzajów katalizatorów, które jednakze nie znalazly uznania w praktyce -przemyslowej.Wiekszosc tych substancji nalezy do tzw. katali¬ zatorów uniwersalnych, nadajacych sie do wy¬ li 15 20 twarzania wiekszosci typów pianek. Jednak w konkretnych wypadkach, uniwersalnosc tych zwiaz¬ ków nie zawsze bywa ich zaleta.Wada wymienionych wyzej zwiazków jest m.in. dosc przykra won, która zwykle wykazuje ten¬ dencje do uporczywego utrzymywania sie jeszcze w poczatkowym okresie uzytkowania pianki. Jest to wada istotna zwlaszcza w wypadku wyrobów codziennego uzytku, np. elastycznych pianek odzie¬ zowych. Ponadto wada wiekszosci wymienionych katalizatorów jest ich zbyt mala selektywna ak¬ tywnosc, a w wypadku „Dabco" dodatkowo jesz¬ cze bardzo wysoka cena.Znane jest równiez stosowanie jako kataliza¬ torów zwiazków metaloorganicznych, jak np. zwiazków cyny, olowiu i rteci. Szczególnie czesto stosuje sie organiczne zwiazki cymy. Glówna wa¬ da tych katalizatorów jest dosc wysoka ich tok¬ sycznosc, a ponadto znaczne pogorszenie wlas¬ nosci starzeniowych pianek. Dlatego tez, zwykle dazy sie do ograniczenia ilosciowego zwiazków cyny tam gdzie jest to mozliwe.Wreszcie znanie jest równiez, dzialanie katali¬ tyczne 1-etanoloimidazolu, l-etanolo-2-metyloimi- dazolu, l-propanolo-2-metyloimidazolu i 1,2-dwu- metyloimidazolu. Niedogodnoscia stosowania tych katalizatorów jest stosunkowo mala ich aktyw¬ nosc oraz wyczuwalny zapach pianki.Obecnie stwierdzono, ze niekiedy, w szczegól¬ nosci przy niektórych typach pianek, potrzebne 108 961108 961 sa katalizatory o bardziej specyficznym, zrózni¬ cowanym 'dzialaniu, wzglednie tez ich kompozycje zawierajace katalizatory uniwersalne obok kata¬ lizatorów specyficznych. Pozwala to uniknac wielu wymienionych wyzej niedogodnosci oraz zupelnie niespodziewanie osiagnac nowe nieuzyskiwane do¬ tad korzysci techniczne i technologiczne.'^Sposób wedlug wynalazku polega na katalizo¬ waniu reakcji wieloizocyjanianów ze zwiazkami wielowodorotlenowymi mieszanina skladajaca sie z l-P-cyjanoetylo/-2-metyloimidazolu oraz zwiaz¬ ków organicznych cyny przy czym mieszanine te stosuje sie w ilosciach 0,02—5% wzgledem ma¬ sy spieniajacej. Stwierdzono bowiem bardzo silny efekt synergistyczny takiej kompozycji, co po^ zwala na znaczne ograniczenie ilosci katalizato¬ rów, zwlaszcza zwiazków organicznych cyny. Poza tym stosowanie takiego zestawu katalizatorów prowadzi do uzyskania piamek o lepszych wlas¬ nosciach, a w szczególnosci zas pianek o wyz¬ szych parametrach wytrzymalosci mechanicznej oraz lepszej odpornosci na starzenie. Juz samo zmniejszenie ilosci zwiazków cyny jest oczywis¬ cie korzystne i ma wplyw starzenia, lecz zaskakujacy jest fakt, ze obecnosc l-/P-cyjanoetylo/-2-metyloimidazolu przeciwdziala destrukcyjnej dzialalnosci zwiazków cyny; które bez tego czynnika mialyby silniejszy wplyw na starzenie sie pianki.Przeprowadzone badania wykazaly, ze najlepsze wyniki uzyskuje sie w przypadku gdy stosunek wagowy uzytego l-/|3-cyjanoetylo/-2-metyloimida- zolu do zwiazku organicznego cyny wynosi 1 lub powyzej jednosci.Tradycyjne katalizatory a zwlaszcza takie jak „Dabco" lub N,N-dwumetyloetanoloamina uzywa¬ ne sa lacznie ze zwiazkami cyny, a ponadto mu¬ sza byc stosowane w scisle odmierzonych ilos¬ ciach i przy zachowaniu idealnego rezimu tech- !• 15 20 nologicznego to znaczy czasów wzrostu i zelowania.Ponadto ilosci dozowanych katalizatorów dosto¬ sowane musza byc do sredniego ciezaru czastecz¬ kowego uzytego poliestru, przy czym margines tolerancji technologicznej jest bardzo maly. Po¬ niewaz jednak urzadzenia do produkcji pianki w sposób ciagly pozwalaja tylko na osiagniecie umiarkowanej precyzji dozowania oraz przesuwu tasmy, ilosc katalizatorów i wzajemny ich sto¬ sunek moze róznic sie lokalnie. Kompozycje ka¬ talizatorów, które mogly byc nawet dobrze dob¬ rane i miec doskonala uzytecznosc w wypadku precyzyjnego dozowania, nie moga byc stosowa¬ ne w warunkach produkcji fabrycznej z powodu istniejacych zawsze odchylen w utrzymywaniu za¬ danych parametrów.Stosowanie sposobu wedlug wynalazku, polega¬ jacego na zmianie stezenia katalizatorów oraz zmianie proporcji katalizatora imidazolowego w stosunku do skladnika, zawierajacego organicz¬ ne zwiazki cyny jak tez i róznorodny ciezar czasteczkowy wyjsciowego poliestru, maja zaska¬ kujaco maly wplyw na jakosc pianki poliureta¬ nowej. Inaczej mówiac, kompozycja katalizatorów wedlug wynalazku charakteryzuje sie wyjatkowo duza tolerancja na drobne zmiany skladu wyste¬ pujace czesto w warunkach produkcyjnych, co pozwala na unikniecie zaburzen w przebiegu pro¬ cesu produkcyjnego oraz w strukturze pianki.Wlasnosci tej nie posiadaly stosowane dotad ka¬ talizatory. Przykladowo zakres stosowania dwu- -/2-dwumetyloaminoetylo/eteru wynosi 0,1 do 0,15 czastek wagowych /100 czestek wagowych poli¬ estru; N,N-dwumetyloaminoetanoloaminy od 0,3 do 0,6 czastek wagowych natomiast dla l-/P-cyjano- etylo/-2-metyloimidazolu wynosi od 0,2 do 0,9 cza¬ stek wagowych/ 100 czastek wagowych poliestru.Istotne znaczenie ma równiez fakt, ze zmniej¬ szenie zuzycia katalizatora cynoorganicznego, spo- Skladniki wyjsciowe I /czastki wagowe/ Poliester /Mcz=2000, LQH=46/ Poliester /Mcz=5000, LQH=30/ Srodek powierzchn. czynny l-P/-cyjanoetylo/2-metyloimi- dazol Oktanian cynawy IFreon Woda Trójetanoloamina Toluilenodwuizocyjanian Gestosc pianki /KG/m'/ Twardosc /KG/ Wytrzymalosc na rozciaganie /KG/cmty Wydluzenie przy zerwaniu /•/•/ [Elastycznosc /Vo/ Odksztalcenie trwale /§/o/ [Zapach Tablica 1 Rodzaj pianki ~A 100 — 0,7 0,3 0,3 2,0 3,5 — 43,5 24,2 12,4 1,2 360 42 5 bez 100 ¦ — 0,7 1 0,35 0,25 2,0 3,5 — 43,5 25,6 13,1 1,2 280 44 3 bez B 100 — 0,5 1 0,4 0,2 1,0 2,8 ;' ^- 37,6 36,8 16,3 1,3 280 52 3 bez 100 — 0,5 0,5 0,12 — 2,8 — 37,2 38,4 21,8 1.3 220 53 3 bez 1 c 100 1,0 1,5 0,1 — 1 2,5 1,5 35,5 34,4 — 1,2 i 200 63 4 1 bez 1 D 100 1,0 1,5 — __ 2,5 5,0 65,0 */ 65,4 — 0,8 80 48 6 bez */ Uzyto poliizocyjanianopolifenylenometan zamiast toluilenodwuziocyjanianu.5 108 961 6 wodowane efektem isynergistycznych — zwlaszcza w zakresie dzialania zelujacego przy zastosowa¬ niu l-/0-cyjanoetylo/-2-metyloimidazolu prowadzi do wyzszej odpornosci termicznej i hydrolitycznej otrzymanych pianek poliuretanowych. Ponadto zmniejszenie ilosci zwiazków cyny jest równiez korzystne ze wzgledów toksykologicznych — zwlaszcza, ze sam l-/|3-cyjanoetylo/-2-metyloimida- zol jest zupelnie wygodnym zwiazkiem do prak¬ tyki produkcyjnej. Skladnik ten wyróznia sie bar¬ dzo mala lotnoscia oraz wysoka temperatura za¬ plonu /okolo 150°C/.Sposób wedlug wynalazku nadaje sie do pro¬ dukcji wszelkich rodzajów pianek, a zwlaszcza elastycznych blokowych, formowanych, pólsztyw¬ nych i wysokoelastycznych.Sposób wedlug wynalazku obrazuja nastepujace przyklady.Przyklad I. 100 czastek wagowych o wlas¬ nosciach podanych w tablicy Nr 1 miesza sie z toluilenodwuizocyjanianem, zawierajacym 80% wagowych izomeru 2,4 i 20% wagowych izomeru 2,6 oraz z nastepujacymi dodatkami: srodek po¬ wierzchniowoczynny; porofory; woda i trójchloroflu- orometan oraz katalizatory l-/p-cyjanoetylo/-2-me- tyloimidazol i oktanian cynawy.Po dokladnym wymieszaniu, zawartosc przele¬ wa sie do formy, w której nastepuje wzrost pian¬ ki. Uformowana pianke poddaje sie wygrzaniu w temperaturze 140°C a nastepnie kondycjonowaniu w temperaturze 25°C przy wilgotnosci wzglednej 65%. Nastepnie wycina sie ksztaltki celem wyko- 5 nania badan jakosciowych. Stosowane propozycje dla otrzymania poszczególnych typów pianek, jak równiez zestawienie najwazniejszych wlasnosci produktów podano w tablicy nr 1. Przy czym A — oznacza pianke blokowa elastyczna, B — io pianke elastyczna, C — pianke wysoko elastycz¬ na^ — pianke pólelastyczna.Zastrzezenie patentowe 15 Sposób wytwarzania pianek -poliuretanowych na drodze reakcji mieszaniny zawierajacej skladnik poliwodorotlenowy, organiczne poliizocyjamiany, srodki pomocnicze oraz katalizatory, znamienny 20 tym, ze jako katalizator stosuje sie system ka¬ talityczny zawierajacy l-/p-cyjanoetylo/2-metylo- imidazol w ilosci 0,01—4% wagowych wzgledem masy spieniajacej oraz organiczne zwiazki cyny w ilosciach 0,01 do 1% wagowych wzgledem masy 25 spieniajacej przy czym stosunek wagowy uzytego zwiazku organicznego cyny wzgledem l-/0-cyjano- etylo/-2-metyloimidazolu jest równy a najlepiej mniejszy od jednosci. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe 15 Sposób wytwarzania pianek -poliuretanowych na drodze reakcji mieszaniny zawierajacej skladnik poliwodorotlenowy, organiczne poliizocyjamiany, srodki pomocnicze oraz katalizatory, znamienny 20 tym, ze jako katalizator stosuje sie system ka¬ talityczny zawierajacy l-/p-cyjanoetylo/2-metylo- imidazol w ilosci 0,01—4% wagowych wzgledem masy spieniajacej oraz organiczne zwiazki cyny w ilosciach 0,01 do 1% wagowych wzgledem masy 25 spieniajacej przy czym stosunek wagowy uzytego zwiazku organicznego cyny wzgledem l-/0-cyjano- etylo/-2-metyloimidazolu jest równy a najlepiej mniejszy od jednosci. PL