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Aufgrund
ihrer weitreichenden mechanischen Eigenschaften und ihrer Fähigkeit
der relativ leichten Bearbeitbarkeit und Formbarkeit haben Schaumstoffe
und -elastomere breite Verwendung in einer Vielzahl von Industrie-
und Verbraucheranwendungen gefunden. Insbesondere zeigten sich Urethanschaumstoffe
und -elastomere als sehr gut geeignet für viele Anwendungen. Autos
zum Beispiel enthalten eine Reihe von Komponenten, wie Innenteile
des Fahrgastraumes, welche aus Urethanschaumstoffen und -elastomeren
bestehen. Solche Urethanschaumstoffe werden normalerweise in weiche,
halbharte oder harte Schaumstoffe eingeteilt, wobei weiche Schaumstoffe
im Allgemeinen weicher, weniger dicht und biegsamer sind und nach
einer Belastung eher einer strukturellen Rückverformung unterliegen als
harte Schaumstoffe.
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Die
Herstellung von Urethanschaumstoffen und -elastomeren ist in der
Technik gut bekannt. Urethane werden gebildet, wenn Isocyanat-(NCO)-Gruppen
mit Hydroxyl-(OH)-Gruppen
reagieren. Das am häufigsten eingesetzte
Verfahren der Urethanherstellung ist über die Reaktion eines Polyols
und eines Isocyanats, durch welche die Hauptketten-Urethangruppe
gebildet wird. Es kann auch ein Quervernetzungsmittel hinzugefügt werden.
Je nach der gewünschten
Qualität
des Urethanendproduktes kann die genaue Formulierung variiert werden.
Zu Variablen in der Formulierung zählen der Typ und die Mengen
jedes der Reaktionspartner.
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Im
Falle eines Urethanschaumstoffes wird ein Treibmittel hinzugefügt, damit
sich während
der Reaktion Gas oder Dampf entwickelt. Das Treibmittel erzeugt
die leeren Zellen im fertigen Schaumstoff, und es handelt sich hierbei üblicherweise
um ein Lösemittel
mit einem relativ niedrigen Siedepunkt, oder Wasser. Ein Lösemittel
mit niedrigem Siedepunkt verdunstet, da während der exothermen Isocyanat/Polyol-Reaktion zur Bildung
von Dampfbläschen
Hitze erzeugt wird. Wird Wasser als Treibmittel eingesetzt, kommt
es zu einer Reaktion zwischen dem Wasser und der Isocyanatgruppe,
und es wird ein Amin- und Kohlendioxid-(CO2)-Gas
in Form von Bläschen
gebildet. In jedem Fall werden beim Fortschreiten der Reaktion und
Verfestigen des Materials die Dampf- oder Gasbläschen fest zusammengefügt und bilden
leere Zellen. Die endgültige
Urethanschaumstoffdichte und -steifigkeit können durch das Variieren der
Menge oder des Typs des verwendeten Treibmittels gesteuert werden.
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Ein
Quervernetzungsmittel wird häufig
eingesetzt, um die chemische Quervernetzung zu unterstützen, so
dass ein strukturiertes Urethanendprodukt entsteht. Der bestimmte
Typ und die Menge des verwendeten Quervernetzungsmittels bestimmen
die Urethanendeigenschaften wie Dehnbarkeit, Zugfestigkeit, Dichte
der Zellstruktur, Reißfestigkeit
und Härte.
Im Allgemeinen entspricht der Grad der auftretenden Quervernetzung der
Flexibilität
des Schaumstoffendproduktes. Zusammensetzungen mit einem relativ
niedrigen Molekulargewicht mit mehr als einer einzelnen Funktionalität sind nachweislich
von Nutzen als Quervernetzungsmittel.
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Es
können
auch Katalysatoren zugefügt
werden, um die Reaktionszeiten zu steuern und die Endproduktqualität zu beeinflussen.
Zu den Auswirkungen von Katalysatoren zählt im Allgemeinen die Geschwindigkeit
der Reaktion. In dieser Hinsicht interagiert der Katalysator mit
dem Treibmittel zur Beeinflussung der Produktenddichte. Die Reaktion
sollte mit einer solchen Geschwindigkeit fortschreiten, dass die
maximale Gas- oder Dampfentwicklung mit dem Aushärten der Reaktionsmasse übereinstimmt.
Außerdem
kann die Wirkung eines Katalysators eine schnellere Härtezeit
beinhalten, so dass ein Urethanschaumstoff innerhalb von Minuten
anstelle von Stunden hergestellt werden kann.
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Die
bei der Herstellung von Urethanen verwendeten Polyole sind Petrochemikalien.
Polyesterpolyole und Polyetherpolyole sind die am häufigsten
in der Urethanherstellung verwendeten Polyole. Für harte Schaumstoffe werden
im Allgemeinen Polyester- oder Polyetherpolyole mit einem Molekulargewicht über 6.000
verwendet. Für
halbharte Schaumstoffe werden im Allgemeinen Polyester- und Polyetherpolyole
mit einem Molekulargewicht von 3.000 bis 6.000 verwendet, während für weiche Schaumstoffe
im Allgemeinen Polyole mit kürzeren
Ketten mit einem Molekulargewicht von 600 bis 4.000 verwendet werden.
Es ist eine große Vielzahl
an Polyester- und Polyetherpolyolen erhältlich, wobei bestimmte Polyole
verwendet werden, um ein/en bestimmtes/n Urethanelastomer oder -schaumstoff
zu konstruieren und herzustellen, welches/r die/das gewünschte,
spezielle endgültige
Zähigkeit,
Haltbarkeit, Dichte, Flexibilität,
Druckverformungsverhältnis
und Dehngrenze und Härtequalität aufweist.
Im Allgemeinen neigen Polyole mit einem niedrigeren Molekulargewicht
und Polyole mit geringerer Funktionalität eher zur Erzeugung eines
flexibleren Schaumstoffes als dies bei schwereren Polyolen und Polyolen
mit höherer
Funktionalität
der Fall ist. Um die Notwendigkeit zu beseitigen, unterschiedliche
Polyole herzustellen, zu lagern und zu verwenden, wäre es von
Vorteil, eine einzelne vielseitige Komponente zu haben, welche zur
Erzeugung von endfertigen Urethanschaumstoffen breit variierender
Qualität
eingesetzt werden könnte.
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Ferner
ist die Verwendung von Petrochemikalien wie Polyester- oder Polyetherpolyolen
aus einer Vielzahl von Gründen
von Nachteil. Da Petrochemikalien letztendlich von Erdöl abgeleitet
sind, stellen sie eine nicht erneuerbare Ressource dar. Die Herstellung
eines Polyols erfordert eine große Menge an Energie, da nach
dem Öl
gebohrt werden muss; es muss aus der Erde gewonnen, zu Raffinerien
transportiert, raffiniert und anderweitig verarbeitet werden, um
ein Polyol zu erzeugen. Diese erforderlichen Anstrengungen kommen
zu den Kosten für
Polyole sowie zu den nachteiligen Auswirkungen seiner Herstellung
auf die Umwelt hinzu. Außerdem
ist der Preis von Polyolen ziemlich unvorhersehbar, da er auf der
Grundlage des schwankenden Erdölpreises
schwankt.
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Da
außerdem
die Öffentlichkeit
immer bewusster mit Umweltfragen umgeht, gibt es einen ganz klaren Marketingnachteil
für Produkte
auf Erdölbasis.
Die Kundennachfrage nach „grüneren" Produkten wächst beständig. Daher
wäre es
am günstigsten,
Polyester- oder Poletherpolyole, wie sie in der Herstellung von
Urethanelastomeren und -schaumstoffen eingesetzt werden, durch eine
vielseitigere, erneuerbare, billigere und umweltfreundlichere Komponente
zu ersetzen.
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Um
dies zu erreichen wurden große
Anstrengungen unternommen. Es wurden Kunststoffe und Schaumstoffe,
welche mit Hilfe von Fettsäuretriglyceriden
abgeleitet aus Pflanzen hergestellt wurden, entwickelt, einschließlich Sojabohnenderivate.
Da Sojabohnen erneuerbar, relativ billig, vielseitig und umweltfreundlich
sind, sind sie als Zutaten für
die Kunststoffherstellung wünschenswert.
Sojabohnen können
so gezüchtet werden,
dass sie Fettsäuretriglycerid-reiches
Sojaöl
und Protein-reiches Sojamehl liefern.
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Im
Gegensatz zu Urethanen sind viele Kunststoffe auf Proteinbasis hergestellt.
Für diese
Kunststofftypen wurden Formulierungen auf Sojaproteinbasis entwickelt.
US-Patentschrift
Nr. 5,710,190 zum Beispiel offenbart die Verwendung von Sojaprotein
bei der Herstellung eines thermoplastischen Schaumstoffes. Solche Kunststoffe
sind jedoch nicht geeignet für
den Einsatz in Anwendungen, welche die besonderen Eigenschaften von
Urethanen erfordern. Da Urethane in ihren Formulierungen keine Proteine
verwenden, sind Sojaproteine für
die Herstellung von Urethanen nicht relevant.
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Es
wurden auch epoxidierte Sojaöle
in Kombination mit Polyolen verwendet, um Kunststoffe und Schaumstoffe,
einschließlich
Urethane zu formulieren. Zum Beispiel lehrt US-Patentschrift Nr.
5,482,980 die Verwendung eines epoxidierten Sojaöls in Kombination mit einem
Polyol zur Herstellung eines Urethanschaumstoffes. Es verbleibt
jedoch ein Polyester- oder Polyetherpolyol in der Formulierung.
Da auch die Epoxidationsverarbeitung des Sojaöls Energie, Material und Zeit
erfordert, wäre
die Verwendung eines nichtmodifizierten Sojaöls vorteilhafter.
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US-Patentschrift
5,869,546 offenbart Mischungen, welche zu harten Polyurethan-geschäumten Materialien
führen,
wobei die Mischungen Isocyanat, welches Prepolymere, bekannte Prozesshilfsmittel
und Zusatzstoffe enthält,
und Schaumbildner enthalten.
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Es
wurden Anstrengungen unternommen, einen zellulären Kunststoff vom Urethantyp
aus nichtmodifiziertem Sojaöl
herzustellen. US-Patentschrift 2,787,601 und 2,833,730 offenbaren
ein starres zelluläres Kunststoffmaterial,
welches mit Hilfe eines beliebigen mehrerer Pflanzenöle, einschließlich Sojaöl lediglich
als eine Prepolymer-Komponente, hergestellt werden kann. Der in
diesen Patenten offenbarte Schaumstoff ist mit einem mehrstufigen
Verfahren hergestellt, welches die anfängliche Herstellung eines Prepolymers
erfordert. Weiters werden im Falle der US-Patentschrift Nr. 2,833,730 relativ
geringe Quervernetzungsmittelkonzentrationen angegeben, was zu einer
fraglichen Produktstabilität
führt.
Ferner ist die Verwendung eines bestimmten Isocyanates, nämlich Toluendiisocyanat,
offenbart, welches aufgrund seiner relativ hohen Toxizität nachteilig ist.
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Es
besteht daher in der Industrie der bisher unerfüllte Bedarf an einem Urethanelastomer,
einem Urethanschaumstoff und einem Verfahren zur Herstellung solcher
Materialien, welche auf einer Reaktion zwischen Isocyanaten allein
oder als ein Prepolymer in Kombination mit einem Pflanzenöl oder einer
Pflanzenöl-Polyharnstoffpolyol-Mischung
basieren; sie sind besonders wünschenswert,
weil es sich bei ihnen um ein relativ billiges, vielseitiges, erneuerbares,
umweltfreundliches Material wie Pflanzenöle als Ersatz für die normalerweise
eingesetzten Polyether- oder Polyesterpolyole handelt.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines
Materials, welches die Schritte der Kombination eines A-Seiten-Materials
mit einem B-Seiten-Material
umfasst, wobei das A-Seiten-Material ein Isocyanat und das B-Seiten-Material ein Pflanzenöl, ein Quervernetzungsmittel,
das aus einem multifunktionalen Alkohol, einem Katalysator und einem
Treibmittel zusammengesetzt ist, aufweist.
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Die
Erfindung erstreckt sich außerdem
auf einen zellulären
Polyurethankunststoff hergestellt gemäß dem oben genannten Verfahren,
und ein zelluläres
Schaumstoffmaterial hergestellt gemäß dem oben genannten Verfahren.
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Diese
und weitere Merkmale, Vorteile und Ziele der vorliegenden Erfindung
werden dem Fachmann durch Verweis auf die folgende Beschreibung
und die Patentansprüche
klar und verständlich
sein.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Die
Herstellung von Urethanen ist in der Technik gut bekannt. Sie werden
im Allgemeinen durch die Reaktion von petrochemischen Polyolen,
entweder Polyester- oder
Polyetherpolyole, mit Isocyanaten hergestellt. Die Flexibilität oder Steifheit
des Schaumstoffes ist abhängig
vom Molekulargewicht und der Funktionalität des verwendeten Polyols und
Isocyanats.
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Petrochemische
Polyurethane auf Polyolbasis können
in einem Einschritt- oder einem Zweischrittverfahren hergestellt
werden. Beim Einschrittverfahren wird das was in der Technik als
A-Seiten-Reaktionspartner bekannt ist mit einem der in der Technik
als B-Seiten-Reaktionspartner bekannt ist kombiniert. Von der A-Seite wird
im Allgemeinen angenommen, dass sie ein Isocyanat oder eine Mischung
aus Diisocyanat enthält.
Die üblicherweise
verwendeten Diisocyanate sind Diphenylmethandiisocyanat (MDI) oder
Toluylendiisocyanat (TDI). Das jeweils gewählte Isocyanat ist abhängig von
der jeweiligen für
das Urethan gewünschten
Endqualität.
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Das
B-Seiten-Material ist im Allgemeinen eine Lösung eines Polyester- oder
Polyetherpolyols auf Erdölbasis,
eines Quervernetzungsmittels und eines Treibmittels. Der B-Seite
wird außerdem
im Allgemeinen ein Katalysator hinzugefügt, um die Reaktionsgeschwindigkeit
zu steuern und die Produktendqualität zu beeinflussen. Wie weiter
unten besprochen, ist die Verwendung einer Petrochemikalie wie ein
Polyester- oder Polyetherpolyol aus einer Reihe von Gründen nicht
erwünscht.
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Man
hat jedoch entdeckt, dass weiche Urethanschaumstoffe hoher Qualität hergestellt
werden können,
indem das Polyol auf Erdölbasis
in dem B-Seiten-Präparat durch
ein Pflanzenöl
in Gegenwart eines multifunktionalen Alkohols als Quervernetzungsmittel
ersetzt wird. Das Molverhältnis
der Hydroxyl-(OH)-Gruppen des Quervernetzungsmittels zum Pflanzenöl ist bevorzugt
mindestens 0,7:1, und liegt am bevorzugtesten zwischen etwa 0,7
und 1,2:1. Die Ersetzung erfolgt im Wesentlichen in einem 1:1 Verhältnis des
Pflanzenöls
zu dem ersetzten Polyol auf Erdölbasis.
Alternativ kann eine Mischung aus Polyol auf Erdölbasis und Pflanzenöl verwendet
werden. Das Verfahren zur Herstellung des Urethans verändert sich
nicht wesentlich, wenn das Polyol auf Erdölbasis durch Pflanzenöl ersetzt
wird, wobei alle weiteren Komponenten und die generellen Verfahren
im Allgemeinen in der Technik bekannt sind. Die Qualität des fertigen
weichen, halbharten oder harten Urethanschaumstoffs, welcher mittels
des Pflanzenöls
hergestellt wurde, stimmt überein
mit der, welche mit einem qualitativ hochwertigen, teuren Polyol
erzeugt wird.
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Ferner
können
mittels eines einzigen Pflanzenöls
Urethanschaumstoffe unterschiedlicher und wählbarer Endqualität, einschließlich unterschiedlicher
Flexibilität,
Dichte und Härte,
hergestellt werden, und zwar indem lediglich die primären Reaktionspartner
verändert
werden. Es wäre
schwierig, wenn nicht gar unmöglich, solche
unterschiedlichen Endschaumstoffe mittels eines einzigen Polyester-
oder Polyetherpolyols auf Erdölbasis
mit den gleichen Veränderungen
der übrigen
Reaktionspartner zu erzeugen. Stattdessen wären unterschiedliche Polyole
auf Erdölbasis
erforderlich, um solche unterschiedlichen Ergebnisse zu erzielen.
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Die
Verwendung von Pflanzenöl
in der Urethan-bildenden Reaktion bringt außerdem erhebliche Kosteneinsparungen.
Pflanzenöle
sind reichlich vorhanden, erneuerbar und leicht zu verarbeitende
Güter,
im Gegensatz zu Polyolen, bei denen es sich um Erdölderivate
handelt und welche mit erheblichen Herstellungskosten verbunden
sind. Daher können
sie derzeit zu einem Preis von in etwa der Hälfte dessen erworben werden, was
Polyharnstoff, Polyester- oder Polyetherpolyole auf Erdölbasis mit
durchschnittlicher Qualität
kosten, und etwa zu einem Viertel der Kosten für Polyester- oder Polyetherpolyole
auf Erdölbasis
mit hoher Qualität.
Da Polyole von Erdöl
abgeleitet sind, sind sie außerdem
nicht erneuerbar und bringen bestimm te Umweltkosten mit sich. Es
besteht ein klarer Marketingvorteil für das Marketing von Produkten,
welche auf umweltfreundlichen, erneuerbaren Ressourcen wie Pflanzenölen basieren.
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Der
A-Seiten-Isocyanat-Reaktionspartner des Urethans der Erfindung besteht
bevorzugt aus einem Isocyanat ausgewählt aus einer Reihe geeigneter
Isocyanate, welche im Allgemeinen in der Technik bekannt sind. Unterschiedliche
Isocyanate können
ausgewählt
werden, um unterschiedliche Eigenschaften im Endprodukt zu erzeugen.
Der A-Seiten-Reaktionspartner des Urethans der Erfindung umfasst
Diisocyanat; 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat;
2,4-Diphenylmethandiisocyanat; und modifiziertes Diphenylmethandiisocyanat.
Bevorzugt wird ein modifiziertes Diphenylmethandiisocyanat eingesetzt.
Es sollte sich verstehen, dass auch Mischungen unterschiedlicher
Isocyanate verwendet werden können.
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Die
A-Seite der Reaktion kann auch ein Isocyanat-Prepolymer sein. Das
Isocyanat-Prepolymer
ist das Reaktionsprodukt eines Isocyanates, bevorzugt Diisocyanat,
und, am bevorzugtesten, einer Form des Diphenylmethandiisocyanats
sowie einem Pflanzenöl.
Das Pflanzenöl
kann Sojaöl,
Rapssamenöl,
Baumwollsamenöl
oder Palmöl
oder jedes beliebige andere Öl
sein, welches eine geeignete Anzahl reaktiver Hydroxyl-(OH)-Gruppen
aufweist. Das am meisten bevorzugte Pflanzenöl ist Sojaöl. Um das Isocyanat-Prepolymer zu
erzeugen werden das Pflanzenöl
und das Isocyanat in einem Verhältnis
von 1:1 alle 10-15 Minuten für
10-15 Sekunden über
eine Dauer von insgesamt 4 Stunden bzw. bis die Reaktion abgeschlossen
ist gemischt. Im Prepolymer finden sich noch immer nicht-reagierte
Isocyanat-(NCO)-Gruppen.
Jedoch hat sich die Gesamtmenge des aktiven A-Seiten-Materials durch
diesen Prozess erhöht.
Die Prepolymerreaktion reduziert die Kosten der A-Seiten-Komponente durch
die Verringerung der Menge an erforderlichem Isocyanat und verwendet eine
größere Menge
an billigem, umweltfreundlichem Sojaöl. Um zuzulassen, dass die
Isocyanat-Prepolymer-A-Seite mit der B-Seite reagiert, muss zusätzliches
Isocyanat hinzugefügt
werden, um das Isocyanat-(NCO)-Level auf ein akzeptables Niveau
zu erhöhen.
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Der
B-Seiten-Reaktionspartner der Urethanreaktion beinhaltet zumindest
Pflanzenöl
und ein Quervernetzungsmittel. Außerdem sind ein Treibmittel
und ein Katalysator in die B-Seite eingefügt. Man glaubt, dass das Isocyanat
mit den Fettsäuren
des Pflanzenöls
reagiert, um die Polymer-Hauptkette des Urethans zu erzeugen.
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Die
Pflanzenöle,
welche zur Verwendung geeignet sind, sind diejenigen, welche eine
relativ hohe Triglyceridkonzentration aufweisen, und welche zu einem
relativ geringen Preis erhältlich
sind. Das bevorzugte Pflanzenöl
ist Sojaöl,
obwohl davon ausgegangen wird, dass in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung auch andere Pflanzenöle
wie Rapssamenöl
(auch bekannt als Canola-Öl),
Baumwollsamenöl
und Palmöl verwendet
werden können.
Außer
dem vorbereitenden Blasschritt, bei dem Luft durch das Öl geblasen
wird, um Unreinheiten zu entfernen und es einzudicken, ist das Sojaöl ansonsten
unverändert.
Es erfordert keine Veresterung, wie dies für einige Urethanprodukte des
Standes der Technik notwendig ist.
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Das
bevorzugte, geblasene Sojaöl
weist die folgende Zusammensetzung auf: 100
% reines Sojabohnenöl
luftoxidiert
Feuchtigkeit | 1,15
% |
Freie
Fettsäure | 5,92
% als OLEIC |
Phosphor | 55,5
ppm |
Peroxidzahl | 137,22
Meq/kg |
Eisen | 6,5
ppm |
Hydroxylzahl | 212
mg KOH/g |
Säurezahl | 12,46
mg KOH/g |
Schwefel | 200
ppm |
Zinn | < .5 ppin |
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Außer der
Verwendung des bevorzugten unmodifizierten, geblasenen Sojaöls, welches
das Polyol ersetzt, ist der bevorzugte, zur Herstellung des Schaumstoffes
der Erfindung verwendete B-Seiten-Reaktionspartner im Allgemeinen
in der Technik bekannt. Dementsprechend sind die bevorzugten Treibmittel
für die
Erfindung diejenigen, welche ebenfalls in der Technik bekannt sind,
und sie können
aus der Gruppe ausgewählt werden,
welche 134A HFCK, ein Hydrofluorchlorkohlenwasserstoff-Kältemittel
erhältlich
von der Dow Chemical Co., Midland MI; Methylisobutylketon (MIBK);
Aceton; einen Hydrofluorkohlenwasserstoff und ein Methylenchlorid
umfasst. Diese bevorzugten Treibmittel erzeugen Dampfbläschen in
der Reaktionsmasse. Sollten andere Treibmittel verwendet werden,
welche chemisch reagieren, wie Wasser, welches mit den Isocyanat-(NCO)-Gruppen
reagiert, um ein gasförmiges
Produkt zu erzeugen, können
die Konzentrationen anderer Reaktionspartner angepasst werden, um
die Reaktion anzugleichen.
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Die
Quervernetzungsmittel des Schaumstoffes der vorliegenden Erfindung
sind auch diejenigen, welche in der Technik gut bekannt sind. Sie
müssen
zumindest difunktionell sein (ein Diol). Die bevorzugten Quervernetzungsmittel
für den
Schaumstoff der Erfindung sind Ethylenglykol und 1,4-Butandiol;
es können
jedoch auch andere Diole verwendet werden. Man hat herausgefunden,
dass eine Mischung von Ethylenglykol und 1,4-Butandiol bei der praktischen
Umsetzung dieser Erfindung besonders von Vorteil ist. Ethylenglykol
neigt zu einer kürzeren
Molekularkettenstruktur mit vielen „Dead-end"-Stellen, welche dazu neigen, einen
festeren Endschaumstoff zu erzeugen, welcher widerstandsfähig gegen
Zerreißen
und „Unzipping" ist, während 1,4-Butandiol
eine längere
Molekularkettenstruktur bietet, welche zur Erzeugung eines weicheren
Schaumstoffes neigt. Mit der richtigen Mischung der beiden können speziell
konstruierte Schaumstoffe mit nahezu allen gewünschten Struktureigenschaften
erzeugt werden.
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Zusätzlich zum
Sojaöl
und dem Treibmittel der B-Seite sind ein oder mehrere Katalysatoren
vorhanden. Die bevorzugten Katalysatoren für die Urethane der vorliegenden
Erfindung sind diejenigen, welche im Allgemeinen in der Technik
bekannt sind, und sind am meisten bevorzugt tertiäre Amine
ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus DABCO 33-LV® bestehend
aus 33% 1,4-Diazabicyclooktan (Triethylendiamin) und 67% Dipropylenglykol,
einem Gelkatalysator erhältlich
von der Air Products Corporation; DABCO® BL-22
Blaskatalysator erhältlich
von der Air Pro ducts Corporation und POLYCAT® 41
Trimerisierungskatalysator erhältlich
von der Air Products Corporation.
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Auch
wie in der Technik bekannt, kann der B-Seiten-Reaktionspartner ferner
eine oberflächenaktive Silikonsubstanz
mit Funktionen zur Beeinflussung der Spannung der flüssigen Oberfläche aufweisen
und somit die Größe der gebildeten
Bläschen
und schließlich
die Größe der ausgehärteten leeren
Zellen im Endschaumstoffprodukt beeinflussen. Dies kann Auswirkungen
auf die Schaumstoffdichte und Schaumstoffrückverformung (Index der Elastizität von Schaumstoff)
haben. Die oberflächenaktive
Substanz kann außerdem
als ein Zellöffnungsmittel
dienen, damit im Schaumstoff größere Zellen
gebildet werden. Dies führt
zu einer gleichmäßigen Schaumstoffdichte,
erhöhter
Rückverformung
und einem weicheren Schaumstoff.
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Außerdem kann
ein Molekularsieb vorhanden sein, um überschüssiges Wasser aus der Reaktionsmischung
aufzunehmen. Das bevorzugte Molekularsieb der vorliegenden Erfindung
ist unter dem Handelsnamen L-pasteTM erhältlich.
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Die
weichen und halbharten Schaumstoffe der Erfindung besitzen mehr
als etwa 60 % offene Zellen. Der bevorzugte weiche Schaumstoff der
Erfindung besitzt außerdem
eine Dichte zwischen 1 Pfd. und 45 Pfd. pro Kubikfuß (16-720
kg/m3) und eine Durometerhärte zwischen
20 und 70 Shore „A".
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Der
Urethanschaumstoff der vorliegenden Erfindung wird durch Kombination
des A-Seiten-Reaktionspartners mit dem B-Seiten-Reaktionspartner
in der gleichen Weise hergestellt, wie dies im Allgemeinen in der Technik
bekannt ist. Vorteilhafterweise erfordert die Verwendung des Pflanzenöls als Ersatz
für das
Polyol auf Erdölbasis
keine wesentlichen Veränderungen
der Durchführungsmethode
des Reaktionsverfahrens. Bei der Kombination der A- und B-Seiten-Reaktionspartner
erfolgt eine exotherme Reaktion, welche zwischen mehreren Minuten
und mehreren Stunden abgeschlossen sein kann, je nachdem, welche
Reaktionspartner und Konzentrationen im Einzelnen zum Einsatz kommen.
Normalerweise wird die Reaktion in einer Form durchgeführt, so
dass der sich ausbreitende Schaumstoff die Form füllt und
so das Schaumstoffendprodukt in der vorgegebenen Form erzeugt.
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Die
Komponenten können
in unterschiedlichen Mengen kombiniert werden, um unterschiedliche
Ergebnisse zu erzielen, wie dies in den Beispielen dargestellt in
der folgenden detaillierten Beschreibung gezeigt wird. Im Allgemeinen
wird jedoch die bevorzugte B-Seiten-Mischung des weichen Schaumstoffs
der Erfindung bei Verwendung der bevorzugten Komponenten mit den
folgenden allgemeinen Gewichtsverhältnissen hergestellt:
Geblasenes
Sojaöl | 100
Teile |
Quervernetzungsmittel | 8 – 15 Teile |
Treibmittel | 8 – 15 Teile |
Katalysator | 1 – 12 Teile |
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Ein
Polyol auf Erdölbasis
wie Polyetherpolyol, Polyesterpolyol oder Polyharnstoffpolyol kann
gegen einen Teil des geblasenen Sojaöls in der B-Seite der Reaktion
ausgetauscht werden, dies ist jedoch nicht notwendig. Diese bevorzugte
B-Seiten-Formulierung
wird dann zur Herstellung des Schaumstoffes mit der A-Seite kombiniert.
Die bevorzugte A-Seite besteht, wie zuvor besprochen, aus MDI oder
einem Prepolymer bestehend aus MDI und einem Pflanzenöl, bevorzugt
Sojaöl.
Die A-Seite und
B-Seite liegen normalerweise und vorzugsweise in einem annähernden
Verhältnis
von etwa 35 Teilen zu etwa 85 Teilen der A-Seite zu 100 Teilen der
B-Seite vor.
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Weiche
Urethanschaumstoffe können
mit Hilfe des gleichen Pflanzenöls
durch die Variation der einzelnen anderen ausgewählten Reaktionspartner mit
unterschiedlicher Endqualität
hergestellt werden. Zum Beispiel erwartet man, dass die Verwendung
von Isocyanaten mit relativ hohem Molekulargewicht und hoher Funktionalität in einem
weniger weichen Schaumstoff resultiert als dies beim Einsatz eines
Isocyanates mit niedrigerem Molekulargewicht und geringerer Funktionalität der Fall
wäre, wenn
das gleiche Pflanzenöl
eingesetzt wird. Ähnlich
wird erwartet, dass Quervernetzungsmittel mit einem niedrigeren
Molekulargewicht und geringerer Funktionalität in einem weicheren Schaumstoff
resultieren als dies bei Quervernetzungsmitteln mit höherem Molekulargewicht
und höherer
Funktionalität
der Fall wäre,
wenn das gleiche Pflanzenöl
eingesetzt wird. Außerdem
resultiert ein Ethylenglykol-Quervernetzungsmittel in kürzeren Endketten
und einem festeren Schaumstoff, während die Verwendung eines
Butandiol-Quervernetzungsmittels in längeren Ketten und einem weicheren
Schaumstoff resultiert. Weiters wurde auch überlegt, dass auch Ketten-Extender
in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können. Butandiol
kann zusätzlich
zu seiner Funktion als Quervernetzungsmittel auch als Ketten-Extender
agieren.
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Die
folgenden Beispiele der Herstellung von Schaumstoffen der Erfindung
zusammengefasst in Tabelle A veranschaulichen verschiedene Ausführungsformen
der Erfindung. In den Beispielen besitzt die B-Seite (Sojaöl und weitere
Komponenten) nach der Mischung eine Haltbarkeit von mehreren Monaten.
Das A-Seiten-Material in den folgenden Beispielen besteht aus modifiziertem
Diphenylmethandiisocyanat (MDI). Das Prepolymer-A-Seiten-Material
in den folgenden Beispielen ist das Reaktionsprodukt eines Pflanzenöls, bevorzugt
Sojaöl,
und eines modifizierten Diphenylmethandiisocyanats (MDI). In den
folgenden Beispielen sind vier unterschiedliche MDI-Materialien
spezifiziert; bei allen handelt es sich um modifizierte monomere
oder polymere Diphenylmethandiisocyanate erhältlich von der Bayer Corp.,
Polymers Division, Rosemont IL: „Mondur® MA-2901" (Bayer Produktcode
Nr. C-1464); „Mondur®-448" (Bayer Produktcode
Nr. G-448), „Mondur® MRS-20" und „Mondur®-PF".
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Außerdem bezieht
sich „Aushärtung" in den folgenden
Beispielen auf den abschließenden,
ausgehärteten,
aus der Form entnommenen Schaumstoff. Das in den folgenden Beispielen
verwendete Sojaöl
ist geblasenes Sojaöl,
erhalten von Cargill in Chicago, IL. Zu den verwendeten Katalysatoren
zählen „DABCO 33-LV®", bestehend aus 33
% 1,4-Diazabicyclooktan und 67 % Dipropylenglykol erhältlich von
der Air Products Urethanes Division, „DABCO® BL-22", einem tertiären Amin-Blaskatalysator,
auch erhältlich
von der Air Products Urethanes Division und „PO LYCAT® 41" (n, n', n'', tertiäres Dimethylaminopropyl-Hexahydrotriazin-Amin),
auch erhältlich
von der Air Products Urethanes Division.
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Die
Katalysatoren in den folgenden Beispielen können als „Frontend"-, „Backend"- und „Blas"-Katalysatoren bezeichnet
werden. Frontendkatalysatoren neigen dazu, den frühen Teil
der Reaktion zu beschleunigen, während
Backend-Katalysatoren dazu neigen, den späteren Teil der Reaktion, den
Teil der Aushärtung zu
beschleunigen. Ein Blaskatalysator beeinflusst das Timing der Aktivierung
des Treibmittels. Einige der Beispiele beinhalten „L-pasteTM",
was der Handelsname für
ein Molekularsieb zum Absorbieren von Wasser ist. Einige Beispiele
beinhalten außerdem „DABCO® DC-5160", eine oberflächenaktive
Silikonsubstanz erhältlich von
der Air Products Urethane Division.
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Beispiele
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Beispiel 1
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Das
B-Seiten-Material wurde wie Folgt hergestellt:
50
g | Sojaöl |
5 g | Ethylenglykol
(Quervernetzungsmittel) |
1 g | Frontend-Katalysator
(DABCO 33-LV®;
33
% Triethylendiamin und 67 % Dipropylenglykol) |
1 g | Blaskatalysator
(DABCO® BL-22;
ein tertiärer
Aminkatalysator) |
4 g | Methylisobutylketon
(Treibmittel) |
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Geblasenes
Sojaöl
besitzt ein Molekulargewicht von etwa 278, während das Ethylenglykol ein
Molekulargewicht von etwa 62 besitzt. Somit ist das Molverhältnis von
Ethylenglykol zu geblasenem Sojaöl
0,22:1. Da das Ethylenglykol zwei Hydroxyl(OH)Gruppen besitzt, mit
denen die enthaltenen Fettsäuren
des geblasenen Sojaöls
quervernetzt werden, ist das Molverhältnis der Hydroxyl(OH)Gruppen
des Ethylenglykols zum Sojaöl
etwa 0,45:1. Die so entstehende B-Seite wird dann mit einem A-Seiten-Material
in einem Verhältnis
von 50 Teilen der A-Seite zu 100 Teilen der B-Seite kombiniert.
Das A-Seiten-Material besteht aus Mondur® 448, einem
modifizierten monomeren Diphenylmethandiisocyanat (pMDI). Die Aushärtung war
akzeptabel, jedoch blieb das zelluläre Material für 20 Minuten
an der Oberfläche
klebrig.
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Beispiel 2
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Die
B-Seite ist die gleiche wie die von Beispiel 1. Die A-Seite besteht
aus MA-2901, einem
modifizierten Diphenylmethandiisocyanat. Die B-Seite wurde mit der
A-Seite in einem Verhältnis
von 52 Teilen der A-Seite zu 100 Teilen der B-Seite kombiniert.
Die Aushärtung
war akzeptabel, obwohl das zelluläre Material für 12 Minuten
klebrig blieb.
-
Beispiel 3
-
Die
A-Seite war die gleiche wie in Beispiel 2. Die B-Seite war wieder
die gleiche wie die in Beispiel 1, außer dass 1,5 Teile Methanol
als zusätzliches
Treibmittel hinzugefügt
wurden. Das Verhältnis
war 52 Teile der A-Seite zu 100 Teilen der B-Seite. Die Probe härtete in 1 Stunde aus. Es war
kein befriedigendes Ergebnis, denn das zelluläre Material schäumte, fiel
zu fest zusammen und ging wieder auf. Das Methanol hatte augenscheinlich
eine negative Auswirkung. Beispiel
4
B-Seite:
100 g | Sojaöl |
5 g | Ethylenglykol
(Quervernetzungsmittel) |
2,5
g | Frontend-Katalysator
(DABCO 33-LV®;
33
% 1,4-Diazabicyclooktan und
67 % Dipropylenglykol) |
2,5
g | Blaskatalysator
(DABCO® BL-22;
ein tertiärer
Aminkatalysator) |
4 g | Methylisobutylketon
(MIBK) |
-
Die
A-Seite war die gleiche wie in Beispiel 2. Die Materialien wurden
in einem Verhältnis
von 50 Teilen der A-Seite zu 100 Teilen der B-Seite reagiert. Das
Ergebnis war ein guter Schaumstoff, jedoch mit Schwäche in der
Zugfestigkeit.
-
Beispiel 5
-
Die
B-Seite und die A-Seite waren die gleichen wie in Beispiel 4. Jedoch
wurden die Materialien in einem Verhältnis von 52 Teilen der A-Seite
zu 100 Teilen der B-Seite
reagiert. Die Ergebnisse waren im Wesentlichen die gleichen wie
in Beispiel 4 mit einer etwas besseren Zugfestigkeit. Beispiel
6
B-Seite:
103 g | Sojaöl |
10
g | Ethylenglykol
(Quervernetzungsmittel) |
11
g | Aceton
(Treibmittel) |
2,5
g | Frontend-Katalysator
(DABCO 33-LV®;
33
% 1,4-Diazabicyclooktan und
67 % Dipropylenglykol) |
2,5
g | Blaskatalysator
(DABCO® BL-22;
ein tertiärer
Aminkatalysator) |
-
Das
Molverhältnis
von Ethylenglykol zu geblasenem Sojaöl ist 0,44:1. Mit zwei Hydroxyl(OH)Gruppen, mit
denen die Fettsäuren
des geblasenen Sojaöls
quervernetzt werden, liegt das Molverhältnis der Hydroxyl(OH)Gruppen
des Ethylenglykols zum Sojaöl
bei etwa 0,90:1. Die A-Seite umfasst 52 Teile MA-2901, ein modifiziertes
monomeres Diphenylmethandiisocyanat, zu 100 Teilen der B-Seite.
Der entstehende Schaumstoff war hart und seine Zellgröße groß. Er fiel
allerdings wieder zu einem Feststoff zusammen, und zwar größtenteils
aufgrund von zu viel Treibmittel. Beispiel
7
B-Seite:
100 g | Sojaöl |
8 g | Ethylenglykol
(Quervernetzungsmittel) |
5 g | Aceton
(Treibmittel) |
2,5
g | Frontend-Katalysator
(DABCO 33-LV®;
33
% 1,4-Diazabicyclooktan und
67 % Dipropylenglykol) |
2,5
g | Blaskatalysator
(DABCO® BL-22;
ein tertiärer
Aminkatalysator) |
-
Das
Molverhältnis
von Ethylenglykol zu geblasenem Sojaöl ist 0,35:1. Mit zwei Hydroxyl(OH)Gruppen, mit
denen die Fettsäuren
des geblasenen Sojaöls
quervernetzt werden, liegt das Molverhältnis der Hydroxyl(OH)Gruppen
des Ethylenglykols zum Sojaöl
bei etwa 0,70:1. Die A-Seite umfasst MA-2901, ein modifiziertes
monomeres Diphenylmethandiisocyanat, und es liegt in 51 Teilen der
A-Seite zu 100 Teilen der B-Seite vor. Der entstehende Schaumstoff
ist ein im Allgemeinen guter Schaumstoff, mit geringer Zugfestigkeit,
jedoch einem besseren Dichtebereich.
-
Beispiel 8
-
Die
B-Seite ist die gleiche wie die von Beispiel 7. Die A-Seite umfasst
auch MA-2901, ein
modifiziertes monomeres Diphenylmethandiisocyanat, wie in Beispiel
7. Die A-Seite liegt in einem Verhältnis von 45 Teilen der A-Seite
zu 100 Teilen der B-Seite vor.
-
Beispiel 9
-
Die
A- und B-Seite sind die gleichen wie in Beispiel 7. Jedoch wurden
72 Teile der A-Seite mit 100 Teilen der B-Seite reagiert. Der entstehende
Schaumstoff fiel zu sammen und war nach 1 Stunde nicht ausgehärtet, was
eine Überladung
der A-Seite anzeigt. Beispiel
10
B-Seite:
100 g | Sojaöl |
11
g | Ethylenglykol
(Quervernetzungsmittel) |
4 g | Methylisobutylketon
(MIBK) |
3 g | Frontend-Katalysator
(DABCO 33-LV®;
33
% 1,4-Diazabicyclooktan und
67 % Dipropylenglykol) |
3 g | Blaskatalysator
(DABCO® BL-22;
ein tertiärer
Aminkatalysator) |
-
Das
Molverhältnis
von Ethylenglykol zu geblasenem Sojaöl ist 0,49:1. Mit zwei Hydroxyl(OH)Gruppen, mit
denen die Fettsäuren
des geblasenen Sojaöls
quervernetzt werden, liegt das Molverhältnis der Hydroxyl(OH)Gruppen
des Ethylenglykols zum Sojaöl
bei etwa 0,99:1. Die A-Seite umfasste MA-2901, ein modifiziertes
monomeres Diphenylmethandiisocyanat. Die A-Seite wurde mit der B-Seite
in einem Verhältnis
von 50 Teilen der A-Seite zu 100 Teilen der B-Seite reagiert. Der
entstehende Schaumstoff härtete
für 15
Minuten aus und erholte sich sehr langsam.
-
Die
abschließende
Aushärtung
war jedoch unzureichend, da sie nicht innerhalb von 72 Stunden stattfand. Beispiel
11
B-Seite:
100 g | Sojaöl |
11
g | Ethylenglykol
(Quervernetzungsmittel) |
4 g | Methylisobutylketon
(MIBK) |
3 g | Frontend-Katalysator
(DABCO 33-LV®;
33
% 1,4-Diazabicyclooktan und
67 % Dipropylenglykol) |
3 g | Blaskatalysator
(DABCO® BL-22;
ein tertiärer
Aminkatalysator) |
-
Die
B-Seite ist die gleiche wie in Beispiel 10. Die A-Seite umfasst
Mondur
® 448,
ein modifiziertes monomeres Diphenylmethandiisocyanat, in einem
Verhältnis
von 50 Teilen der A-Seite zu 100 Teilen der B-Seite. Der entstehende
Schaumstoff härtet
in 15 Minuten aus, ist jedoch sehr bröckelig. Beispiel
12
B-Seite:
100 g | Sojaöl |
11
g | Ethylenglykol
(Quervernetzungsmittel) |
4 g | Methylisobutylketon
(MIBK) |
3 g | Frontend-Katalysator
(DABCO 33-LV®;
33
% 1,4-Diazabicyclooktan und
67 % Dipropylenglykol) |
3 g | Blaskatalysator
(DABCO® BL-22;
ein tertiärer
Aminkatalysator) |
-
Die
B-Seite ist die gleiche wie in Beispiel 10. Die A-Seite umfasste
76 Teile MA-2901,
ein modifiziertes monomeres Diphenylmethandiisocyanat, zu 100 Teilen
der B-Seite. Der entstehende Schaumstoff härtet in 30 Minuten aus, fällt jedoch
sehr schnell und komplett wieder zusammen. Beispiel
13
B-Seite:
100 g | Sojaöl |
5 g | Ethylenglykol
(Quervernetzungsmittel) |
5 g | 1,4-Butandiol
(Quervernetzungsmittel) |
4 g | Methylisobutylketon
(MIBK) |
2,5
g | Frontend-Katalysator
(DABCO 33-LV®;
33
% 1,4-Diazabicyclooktan und |
|
67
% Dipropylenglykol) |
2,5
g | Blaskatalysator
(DABCO® BL-22;
ein tertiärer
Aminkatalysator) |
-
Ethylenglykol
besitzt ein Molekulargewicht von etwa 62 und 1,4-Butandiol besitzt
ein Molekulargewicht von etwa 90. So ist das Molverhältnis des
Ethylenglykols zum geblasenen Sojaöl 0,22:1 und das Molverhältnis des
1,4-Butandiols zum geblasenen Sojaöl ist 0,15:1. Da sowohl Ethylenglykol
als auch 1,4-Butandiol zwei Hydroxyl(OH)Gruppen besitzen, mit denen
die Fettsäuren
des geblasenen Sojaöls
quervernetzt werden, ist das Molverhältnis der Hydroxyl(OH)Gruppen
der 50/50 Ethylenglykol/1,4-Butandiol-Quervernetzungsmittel-Mischung
zum geblasenen Sojaöl
etwa 0,75:1. Die A-Seite wurde mit 74 Teilen MA-2901, einem modifizierten monomeren
Diphenylmethandiisocyanat, zu 100 Teilen der B-Seite reagiert. Der
entstehende Schaumstoff fühlte
sich innerhalb von 3 Minuten ausgehärtet an und war innerhalb von
15 Minuten vollständig
ausgehärtet. Er
besitzt gute Eigenschaften. Beispiel
14
B-Seite:
100 g | Sojaöl |
5 g | Ethylenglykol
(Quervernetzungsmittel) |
5 g | 1,4-Butandiol
(Quervernetzungsmittel) |
4 g | Methylisobutylketon
(MIBK) |
2,5
g | Frontend-Katalysator
(DABCO 33-LV®;
33
% 1,4-Diazabicyclooktan und
67 % Dipropylenglykol) |
2,5
g | Backend-Katalysator
(POLYCAT® 41;
n,
n', n'', tertiäres Dimethylaminopropyl-Hexahydrotriazin-Amin) |
2,5
g | Blaskatalysator
(DABCO® BL-22;
ein tertiärer
Aminkatalysator) |
-
Die
A-Seite wurde mit 74 Teilen, einem modifizierten MDI, MA-2901, zu
100 Teilen der B-Seite reagiert. Der entstehende Schaumstoff fühlte sich
innerhalb von 3 Minuten ausgehärtet
an und zeigte eine leicht bessere Anfangsstärke als der Schaumstoff aus
Beispiel 13. Er war innerhalb von 15 Minuten vollständig ausgehärtet und
besitzt gute Eigenschaften. Beispiel
15
B-Seite:
200 g | Sojaöl |
7 g | Ethylenglykol
(Quervernetzungsmittel) |
16
g | 1,4-Butandiol
(Quervernetzungsmittel) |
2,5
g | Frontend-Katalysator
(DABCO 33-LV®;
33
% 1,4-Diazabicyclooktan und
67 % Dipropylenglykol) |
2,5
g | Blaskatalysator
(DABCO® BL-22;
ein tertiärer
Aminkatalysator) |
2 g | Backend-Katalysator
(POLYCAT® 41;
n,
n', n'', tertiäres Dimethylaminopropyl-Hexahydrotriazin-Amin) |
-
Das
Molverhältnis
des Ethylenglykols zu geblasenem Sojaöl ist 0,15:1 und das Molverhältnis des 1,4-Butandiols
zu geblasenem Sojaöl
ist 0,24:1. Da sowohl das Ethylenglykol als auch 1,4-Butandiol zwei
Hydroxyl(OH)Gruppen besitzen, mit denen die Fettsäuren des
geblasenen Sojaöls
quervernetzt werden, ist das Molverhältnis der Hydroxyl(OH)Gruppen
der 50/50 Ethylenglykol/1,4-Butandiol-Quervernetzungsmittel-Mischung zu geblasenem
Sojaöl
etwa 0,80:1.
-
Die
A-Seite wurde mit 74 Teilen, einem modifizierten MDI, MA-2901, zu
100 Teilen der B-Seite reagiert. Der entstehende Schaumstoff hatte
eine sehr gute Qualität.
Der Schaumstoff zeigte gute elastomere und schnelle Aushärteigenschaften
(nach 90 Sekunden nicht mehr klebrig) und war nach 1 Stunde weich
mit guten elastomeren Eigenschaften.
-
Beispiel 16
-
Die
B-Seite ist die gleiche Mischung wie in Beispiel 15. Die A-Seite
umfasst ein modifiziertes MDI, Mondur
® 448.
Die A-Seite wurde mit 74 Teilen der A-Seite zu 100 Teilen der B-Seite
reagiert. Die Reaktionszeit war gut und der entstehende Schaumstoff
war ein steifer, flexibler Schaumstoff mit guten elastomeren Eigenschaften.
Der Schaumstoff zeigte nach 1 Stunde weiterhin gute elastomere Eigenschaften. Beispiel
17
B-Seite:
100 g | Sojaöl |
5 g | Ethylenglykol
(Quervernetzungsmittel) |
5 g | 1,4-Butandiol
(Quervernetzungsmittel) |
2,5
g | Frontend-Katalysator
(DABCO 33-LV®;
33
% 1,4-Diazabicyclooktan und
67 % Dipropylenglykol) |
2 g | Blaskatalysator
(DABCO® BL-22;
ein tertiärer
Aminkatalysator) |
2 g | Backend-Katalysator
(POLYCAT® 41;
n,
n', n'', tertiäres Dimethylaminopropyl-Hexahydrotriazin-Amin) |
2 g | Molekularsieb
(L-pasteTM) |
-
Das
Molverhältnis
der Hydroxyl(OH)Gruppen der 50/50 Ethylenglykol/1,4-Butandiol-Quervernetzungsmittel-Mischung
zu geblasenem Sojaöl
ist wieder etwa 0,75:1.
-
Die
A-Seite umfasst eine 50/50-Mischung eines modifizierten MDI, MA-2901,
und eines modifizierten pMDI, Mondur
® 448.
Die A-Seite wurde mit der B-Seite mit 74 Teilen der A-Seite zu 100
Teilen der B-Seite reagiert. Der entstehende Schaum stoff ist ein
guter Schaumstoff mit guter Flexibilität und hoher Dichte, erfordert jedoch
noch Verbesserungen der Zugfestigkeit. Beispiel
18
B-Seite:
200 g | Sojaöl |
5 g | Ethylenglykol
(Quervernetzungsmittel) |
21
g | 1,4-Butandiol
(Quervernetzungsmittel) |
5 g | Frontend-Katalysator
(DABCO 33-LV®;
33
% 1,4-Diazabicyclooktan und
67 % Dipropylenglykol) |
5 g | Blaskatalysator
(DABCO® BL-22;
ein tertiärer
Aminkatalysator) |
2 g | Backend-Katalysator
(POLYCAT® 41;
n,
n', n'', tertiäres Dimethylaminopropyl-Hexahydrotriazin-Amin) |
6 g | Molekularsieb
(L-pasteTM) |
-
Das
Molverhältnis
der Hydroxyl(OH)Gruppen der 5/21 Ethylenglykol/1,4-Butandiol-Quervernetzungsmittel-Mischung
zu geblasenem Sojaöl
ist etwa 0,85:1.
-
Die
A-Seite umfasst eine 50/50-Mischung eines modifizierten MDI, MA-2901,
und eines modifizierten pMDI, Mondur
® 448.
Die A-Seite wurde mit der B-Seite mit 74 Teilen der A-Seite zu 100
Teilen der B-Seite reagiert. Der entstehende Schaumstoff ist dem
aus Beispiel 17 sehr ähnlich
und es ist ein guter Schaumstoff mit guter Flexibilität und hoher
Dichte, erfordert jedoch noch Verbesserungen der Zugfestigkeit. Beispiel
19
B-Seite:
200 g | Sojaöl |
22
g | Ethylenglykol
(Quervernetzungsmittel) |
4 g | 1,4-Butandiol
(Quervernetzungsmittel) |
2,5
g | Frontend-Katalysator
(DABCO 33-LV®;
33
% 1,4-Diazabicyclooktan und
67 % Dipropylenglykol) |
2,5
g | Blaskatalysator
(DABCO® BL-22;
ein tertiärer
Aminkatalysator) |
5 g | Backend-Katalysator
(POLYCAT® 41;
n,
n', n'', tertiäres Dimethylaminopropyl-Hexahydrotriazin-Amin) |
16
g | Molekularsieb
(L-pasteTM) |
4 g | Oberflächenaktive
Silikonsubstanzen (DABCO® DC-5160) |
-
Das
Molverhältnis
der Hydroxyl(OH)Gruppen der 22/4 Ethylenglykol/1,4-Butandiol-Mischung
zu geblasenem Sojaöl
ist etwa 1,10:1. Die A-Seite umfasst ein modifiziertes MDI, MA-2901.
Die A-Seite und die B-Seite wurden mit 74 Teilen der A-Seite zu
100 Teilen der B-Seite reagiert. Der entstehende Schaumstoff zeigte
sehr gute Eigenschaften. Es ist nahezu ein solides Elastomer mit
guter Rückverformung. Beispiel
20
B-Seite:
200 g | Sojaöl |
22
g | Ethylenglykol
(Quervernetzungsmittel) |
4 g | 1,4-Butandiol
(Quervernetzungsmittel) |
10
g | Methylenchlorid
(Treibmittel) |
2,5
g | Frontend-Katalysator
(DABCO 33-LV®; |
|
33
% 1,4-Diazabicyclooktan und
67 % Dipropylenglykol) |
2,5
g | Blaskatalysator
(DABCO® BL-22;
ein tertiärer
Aminkatalysator) |
5 g | Backend-Katalysator
(POLYCAT® 41;
n,
n', n'', tertiäres Dimethylaminopropyl-Hexahydrotriazin-Amin) |
16
g | Molekularsieb
(L-pasteTM) |
4 g | Oberflächenaktive
Silikonsubstanzen (DABCO® DC-5160) |
-
Das
Molverhältnis
der Hydroxyl(OH)Gruppen der 22/4 Ethylenglykol/1,4-Butandiol-Mischung
zu geblasenem Sojaöl
ist wieder etwa 1,10:1. Die A-Seite umfasst ein modifiziertes MDI,
MA-2901, und wurde mit 74 Teilen der A-Seite zu 100 Teilen der B-Seite
reagiert. Der entstehende Schaumstoff war ein sehr guter Schaumstoff
mit gleichmäßiger Zellgröße, guter
Flexibilität,
moderater Dichte, guter Rückverformung
und höherer
Zugfestigkeit. Beispiel
21
B-Seite:
200 g | Sojaöl |
22
g | Ethylenglykol
(Quervernetzungsmittel) |
4 g | 1,4-Butandiol
(Quervernetzungsmittel) |
10
g | Methylenchlorid
(Treibmittel) |
2,5
g | Frontend-Katalysator
(DABCO 33-LV®;
33
% 1,4-Diazabicyclooktan und
67 % Dipropylenglykol) |
2,5
g | Blaskatalysator
(DABCO® BL-22;
ein tertiärer
Aminkatalysator) |
5 g | Backend-Katalysator
(POLYCAT® 41;
n,
n', n'', tertiäres Dimethylaminopropyl-Hexahydrotriazin-Amin) |
16
g | Molekularsieb
(L-pasteTM) |
4 g | Oberflächenaktive
Silikonsubstanzen (DABCO® DO DC-5160) |
2 g | Grünes Pigment |
-
Das
Molverhältnis
der Hydroxyl(OH)Gruppen der 22/4 Ethylenglylcol/1,4-Butandiol-Mischung
zu geblasenem Sojaöl
ist wieder etwa 1,10:1. Die A-Seite umfasst ein modifiziertes MDI,
MA-2901, und wurde mit 81 Teilen der A-Seite zu 100 Teilen der B-Seite
reagiert. Beispiel
22
B-Seite:
200 g | Sojaöl |
22
g | Ethylenglykol
(Quervernetzungsmittel) |
4 g | 1,4-Butandiol
(Quervernetzungsmittel) |
12
g | Methylenchlorid
(Treibmittel) |
2,5
g | Frontend-Katalysator
(DABCO 33-LV®;
33
% 1,4-Diazabicyclooktan und
67 % Dipropylenglykol) |
2,5
g | Blaskatalysator
(DABCO® BL-22;
ein tertiärer
Aminkatalysator) |
5 g | Backend-Katalysator
(POLYCAT® 41;
n,
n', n'', tertiäres Dimethylaminopropyl-Hexahydrotriazin-Amin) |
16
g | Molekularsieb
(L-pasteTM) |
4 g | Oberflächenaktive
Silikonsubstanzen (DABCO® DC-5160) |
2 g | Grünes Pigment |
-
Das
Molverhältnis
der Hydroxyl(OH)Gruppen der 22/4 Ethylenglykol/1,4-Butandiol-Mischung
zu geblasenem Sojaöl
ist wieder etwa 1,10:1. Die A-Seite umfasst ein modifiziertes MDI,
MA-2901. Die A-Seite und die B-Seite wurden mit 80 Teilen der A-Seite
zu 100 Teilen der B-Seite reagiert. Der entstehende Schaumstoff war
ein guter Schaumstoff. Es war ein steiferer flexibler Schaumstoff
mit guter Zellgröße, guter
Regelmäßigkeit und
geringer bis moderater Dichte. Beispiel
23
B-Seite:
400 g | Sojaöl |
35
g | Ethylenglykol
(Quervernetzungsmittel) |
15
g | 1,4-Butandiol
(Quervernetzungsmittel) |
24
g | Methylenchlorid
(Treibmittel) |
5 g | Frontend-Katalysator
(DABCO 33-LV®;
33
% 1,4-Diazabicyclooktan und
67 % Dipropylenglykol) |
5 g | Blaskatalysator
(DABCO® BL-22;
ein tertiärer
Aminkatalysator) |
9 g | Backend-Katalysator
(POLYCAT® 41;
n,
n', n'', tertiäres Dimethylaminopropyl-Hexahydrotriazin-Amin) |
32
g | Molekularsieb
(L-pasteTM) |
12,5
g | Oberflächenaktive
Silikonsubstanzen (DABCO® DC-5160) |
4 g | Grünes Pigment |
-
Das
Molverhältnis
der Hydroxyl(OH)Gruppen der 35/15 Ethylenglykol/1,4-Butandiol-Mischung
zu geblasenem Sojaöl
ist etwa 1,00:1. Die A-Seite umfasst ein modifiziertes MDI, MA-2901,
und wurde mit 74 Teilen der A-Seite zu 100 Teilen der B-Seite reagiert.
Der entstehende Schaumstoff besitzt eine geringe Dichte und schlechte
Zugfestigkeit. Beispiel
24
B-Seite:
235 g | Sojaöl |
25
g | Ethylenglykol
(Quervernetzungsmittel) |
6 g | 1,4-Butandiol
(Quervernetzungsmittel) |
12
g | Methylenchlorid
(Treibmittel) |
2 g | Frontend-Katalysator
(DABCO 33-LV®;
33
% 1,4-Diazabicyclooktan und
67 % Dipropylenglykol) |
2 g | Blaskatalysator
(DABCO® BL-22;
ein tertiärer
Aminkatalysator) |
1,75
g | Backend-Katalysator
(POLYCAT® 41;
n,
n', n'', tertiäres Dimethylaminopropyl-Hexahydrotriazin-Amin) |
25
g | Molekularsieb
(L-pasteTM) |
-
Das
Molverhältnis
der Hydroxyl(OH)Gruppen der 25/6 Ethylenglykol/1,4-Butandiol-Mischung
zu geblasenem Sojaöl
ist etwa 1,50:1. Die A-Seite umfasst ein 2,4' reiches polymeres MDI, Mondur® MRS-20,
und wurde mit 70 Teilen zu 100 Teilen der B-Seite reagiert. Der
entstehende Schaumstoff schäumte
nicht und zeigte keine echte Reaktion.
-
Beispiel 25
-
Beispiel
24 wird wiederholt, wobei die A-Seite diesmal Mondur®-PF,
ein modifiziertes MDI, aufweist. Wieder kein Schäumen und keine gute Reaktion.
-
Beispiel 26
-
Beispiel
24 wurde nochmals wiederholt, diesmal umfasste die A-Seite eine
50/50-Mischung aus
einem modifizierte MDI, MA-2901, und einem modifizierten pMDI, Mondur® 448.
Sie wird mit 70 Teilen zu 100 Teilen der B-Seite reagiert.
-
Beispiel 27
-
Die
A-Seite umfasst ein modifiziertes MDI, MA-2901. Die B-Seite umfasst
Folgendes:
B-Seite:
100 g | Sojaöl |
7 g | Dipropylenglykol
(Quervernetzungsmittel) |
2 g | Frontend-Katalysator
(DABCO 33-LV®;
33
% Triethylendiamin und
67 % Dipropylenglykol) |
2 g | Backend-Katalysator
(DABCO® 8154;
ein Aminsalz) |
-
Die
A-Seiten- und B-Seiten-Reaktionen wurden in einem Verhältnis von
60 Teilen der A-Seite zu 100 Teilen der B-Seite gemischt. Der entstehende
Schaumstoff zeigte ausgezeichnete Eigenschaften. Beispiel
28
B-Seite:
100 g | Sojaöl |
3 g | Dipropylenglykol
(Quervernetzungsmittel) |
2 g | Oberflächenaktive
Substanz |
2 g | Frontend-Katalysator
(DABCO 33-LV®;
33
% Triethylendiamin und
67 % Dipropylenglykol) |
2 g | Backend-Katalysator
(DABCO® 8154;
ein Aminsalz) |
-
Die
A-Seiten- und B-Seiten-Reaktionen wurden in einem Verhältnis von
60 Teilen der A-Seite zu 100 Teilen der B-Seite gemischt. Die daraus
resultierende Reaktion erzeugte einen Schaumstoff, welcher ausgezeichnete
Eigenschaften zeigte.
-
Beispiel 29
-
Die
A-Seiten- und B-Seiten-Komponenten sind identisch mit denen in Beispiel
28. Die A-Seite wurde mit der B-Seite in einem Verhältnis von
68 Teilen der A-Seite und 100 Teilen der B-Seite reagiert. Wieder
zeigte der durch die Reaktion erzeugte Schaumstoff ausgezeichnete
Eigenschaften.
-
Beispiel 30
-
Die
A-Seite umfasst eine Mischung aus einem modifizierten MDI, MA-2901,
und einem modifizierten pMDI, Mondur
® 448.
Die B-Seite umfasst Folgendes:
B-Seite:
100 g | Sojaöl |
3 g | Tripropylenglylcol
(Quervernetzungsmittel) |
3 g | Dipropylenglykol
(Quervernetzungsmittel) |
2 g | Frontend-Katalysator
(DABCO 33-LV®;
33
% Triethylendiamin und
67 % Dipropylenglylcol) |
2 g | Backend-Katalysator
(DABCO® 8154;
ein Aminsalz) |
-
Die
A-Seite und B-Seite wurde in einem Verhältnis von 60 Teilen der A-Seite
zu 100 Teilen der B-Seite gemischt. Der daraus resultierende Schaumstoff
war ein harter Schaumstoff, welcher ausgezeichnete Eigenschaften
zeigte.
-
Beispiel 31
-
In
diesem Beispiel war die A-Seite identisch mit der A-Seite von Beispiel
30 und die B-Seite ist identisch mit Beispiel 30, außer der
Tatsache, dass der B-Seite 6 % Butandiol hinzugefügt worden
waren. Die A-Seite und B-Seite wurde in einem Verhältnis von
60 Teilen der A-Seite zu 100 Teilen der B-Seite gemischt. Der daraus
resultierende Schaumstoff war ein harter Schaumstoff, welcher ausgezeichnete
Eigenschaften zeigte. Die Zugabe des Butandiols erhöhte die
Geschwindigkeit der Reaktion im Vergleich zu Beispiel 30.
-
Beispiel 32
-
Die
A-Seite umfasst polymeres MDI. Die B-Seite umfasst Folgendes:
B-Seite:
200 g | Sojaöl |
30
g | Ethylenglykol
(Quervernetzungsmittel) |
15
g | Butandiol
(Quervernetzungsmittel) |
5 g | Aliphatisches
Amintetrol (CL-485, Quervernetzungsmittel) |
25
g | Molekularsieb
(L-pasteTM) |
8 g | Frontend-Katalysator
(DABCO 33-LV®;
33
% Triethylendiamin und
67 % Dipropylenglykol) |
5 g | Backend-Katalysator
(DABCO® 8154;
ein Aminsalz) |
-
Die
A-Seite und B-Seite wurde in einem Verhältnis 1:1 gemischt. Der aus
der chemischen Reaktion resultierende Schaumstoff war ein harter
Schaumstoff mit guten Eigenschaften. Beispiel
33
B-Seite:
100 g | Sojaöl |
10
g | Butandiol
(Quervernetzungsmittel) |
6,4
g | Ethylenglykol
(Quervernetzungsmittel) |
3 g | Aliphatisches
Amintetrol (Quervernetzungsmittel) |
3,2
g | Frontend-Katalysator
(DABCO 33-LV®;
33
% Triethylendiamin und
67 % Dipropylenglykol) |
3,0
g | Backend-Katalysator
(DABCO® 8154;
ein Aminsalz) |
5 g | Molekularsieb
(L-pasteTM) |
-
Die
A-Seite und B-Seite wurde in einem Verhältnis von 35 Teilen der A-Seite
zu 100 Teilen der B-Seite gemischt. Der daraus resultierende Schaumstoff
war nach etwa 15 Minuten sehr gut.
-
Beispiel 34
-
Die
A-Seite umfasst entweder MDI oder pMDI auf. Die B-Seite umfasste
Folgendes:
B-Seite:
200 g | Sojaöl |
200
g | Polyharnstoff-Polyol |
48
g | Aliphatisches
Amintetrol (Quervernetzungsmittel) |
30
g | Ethylenglykol
(Quervernetzungsmittel) |
3 g | Frontend-Katalysator
(DABCO 33-LV®;
33
% Triethylendiamin und
67 % Dipropylenglykol) |
3 g | Backend-Katalysator
(POLYCAT 41®,
n,
n', n'', tertiäres Dimethylaminopropyl-Hexahydrotriazin-Amin) |
3 g | Tertiärer Aminkatalysator
(DABCO® BL-22) |
7 g | Molekularsieb
(L-pasteTM) |
-
A-Seite
und B-Seite wurden in einem Verhältnis
von 50 Teilen der A-Seite zu 100 Teilen der B-Seite kombiniert.
Die Ergebnisreaktion ging sehr schnell vonstatten und das daraus
resultierende Elastomer zeigte gute Eigenschaften. Auch die Kombination
der A-Seite und der B-Seite in einem Verhältnis von 68 Teilen der A-Seite
zu 100 Teilen der B-Seite resultiert in einem Elastomer mit guten
Eigenschaften. Beispiel
35
B-Seite:
300 g | Sojaöl |
300
g | Polyharnstoff-Polyol
(Polyol auf Erdölbasis) |
33
g | Butandiol
(Quervernetzungsmittel) |
11,
3 g | Frontend-Katalysator
(DABCO 33-LV®;
33
% Triethylendiamin und
67 % Dipropylenglykol) |
7,6
g | Backend-Katalysator
(POLYCAT 41®,
n,
n', n'', tertiäres Dimethylaminopropyl-Hexahydrotriazin-Amin) |
5 g | Aliphatisches
Amintetrol (DABCO® CL-485; Quervernetzungsmittel) |
-
Die
A-Seite wurde mit der B-Seite in einem Verhältnis von 40 Teilen der A-Seite
zu 100 Teilen der B-Seite gemischt. Der daraus resultierende Schaumstoff
hatte gute Eigenschaften, war jedoch etwas hart.
-
Beispiel 36
-
Die
A-Seite und B-Seite sind identisch zu Beispiel 35, jedoch wurden
der B-Seite 5 % Methylenchlorid und 1 % eines stabilisierenden Antioxidans,
Stabaxol®,
zugefügt.
Die A-Seite und die B-Seite wurden in einem Verhältnis von 32 Teilen der A- Seite zu 100 Teilen
der B-Seite und einem Verhältnis
von 36,5 Teilen der A-Seite zu 100 Teilen der B-Seite gemischt.
Beide daraus resultierenden Schaumstoffe waren gute, weiche Schaumstoffe.
Die Zugabe des Methylenchlorids als ein Treibmittel unterstützte die
Reaktion in hohem Maße,
ohne ihr dabei Wasser zu entziehen, wodurch der Schaumstoff weich
blieb.
-
Beispiel 37
-
Die
A-Seite umfasst eine 50/50-Mischung von modifiziertem MDI und modifiziertem
pMDI. Die B-Seite umfasst Folgendes:
B-Seite:
400 g | Sojaöl |
400
g | Polyharnstoff-Polyol
(Polyol auf Erdölbasis) |
96
g | Aliphatisches
Amintetrol (Quervernetzungsmittel; Aminsalz) |
60
g | Ethylenglykol
(Quervernetzungsmittel) |
6 g | Frontend-Katalysator
(DABCO 33-LV®;
33
% Triethylendiamin und
67 % Dipropylenglykol) |
3 g | Backend-Katalysator
(tertiärer
Aminkatalysator) |
6 g | Blaskatalysator
(DABCO® BL-22) |
-
Die
A-Seite wurde mit der B-Seite in einem Verhältnis von 50 Teilen der A-Seite
zu 100 Teilen der B-Seite kombiniert. Der daraus resultierende Schaumstoff
zeigte gute Gesamteigenschaften.
-
Beispiel 38
-
Die
A-Seite umfasst ein polymeres MDI, Mondur
® MR
leicht. Die B-Seite umfasst Folgendes:
B-Seite:
50 g | Sojaöl |
50
g | Saccharose-Polyol
(Bayer 4035) |
10
g | Ethylenglykol
(Quervernetzungsmittel) |
2,5
g | Dipropylenglykol
(Quervernetzungsmittel) |
3,0
g | Frontend-Katalysator |
2,0
g | Backend-Katalysator
(tertiärer
Block-Aminkatalysator) |
-
Die
A-Seite wurde mit der B-Seite in den folgenden Verhältnissen
gemischt:
A-Seite | B-Seite |
50 | 100 |
70 | 100 |
80 | 100 |
90 | 100 |
100 | 100 |
-
Jedes
Mischungsverhältnis
resultierte in einem sehr schnell reagierenden Schaumstoff mit hoher Dichte
und guten Gesamteigenschaften.