DD143370A3 - Thermoplastische polyurethane - Google Patents

Abstract

Thermoplastische Polyurethane, die zur Verarbeitung nach dem · Spritzguß·' und Extrusionsverfahren geeignet sind. Ziel der Erfindung ist es, thermoplastische Polyurethane mit. einer größeren Verarbeitungsbreite anzuwenden, die gegebenenfalls auf die spezifischen Belange des Verarbeiters eingestellt werden können, indem durch Erweiterung des Schmelzbereiches eine verbesserte Verarbeitbarkeit des Granulats auf handelsüblichen Verarbeitungsmaschinen erfolgt. Die erfindungsgemäßen thermoplastischen Polyurethane bestehen aus einer Mischung von Granulaten mehrerer, vorzugsweise zweier thermoplastischer Polyurethane auf Basis bekannter Polyester- und/oder Polyätheralkohole mit unterschiedlichen Hartsegmentanteilen. Die erfindungsgemäßen thermoplastischen Polyurethane eignen sich beispielsweise zur Herstellung technischer Formteile, Absatzflecken für die Schuhindustrie und dergleichen.

Description

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Titel der Erfindung Thermoplastische Polyurethane Anwendungsgebiet der Erfindung

Thermoplastische Polyurethane, die zur Verarbeitung nach dem Spritzguß™ und Extrusionsverfahren geeignet sind.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Thermoplastische Polyurethane besitzen im allgemeinen einen sehr engen Schmelzbereich, so daß ihre Verarbeitung auf han~ delsüblichen Spritzgußmaschinen und' Extrudern kompliziert ist« Ist es maschinentechnisch nicht möglich, die vorgegebenen Verarbeitungsparameter, vor allem hinsichtlich der Temperaturführung in der Maschine exakt einzuhalten, so kommt es zu Schwierigkeiten in Form von zu langen Schuß- und Nachdruckzeiten, schlechten Fließeigenschaften und nicht zureichender Formfüllung. Der Verarbeitungsbereich liegt bei maximal 5 ⁰C, Erhöht man die Verarbeitungstemperatur, so tritt Zersetzung des thermoplastischen Polyurethans ein. Senkt man sie ab, so schmilzt das Produkt nicht vollständig auf und es kommt zu Inhomogenitäten im Formteile In jedem Fall resultiert daraus ein starker Abfall der physikalisch-mechanischen Eigenschaften«, Entsprechend BRD-OS 2 24-8 382 ist ein Mehrstufenverfahren zur Herstellung thermoplastisch verarbeit-

barer Polyurethan-Slastomerer auf chemischem Wege bekannt. Dabei kommen Diisocyanatkombinationen bzw_β Polyolmischungen unterschiedlicher Struktur zur Anwendung» Nach BRD-AS 1 720 843 wird eine Mischung aus Polyester, Hydroxy lpolyalkylenoxyd und aliphatischen Diol mit Arylendiisocyanat in bestimmten molaren Mengen umgesetzt. Diese beiden bekannten Verfahren haben den Nachteil, daß die Herstellung der thermoplastischen Polyurethane nach ökonomisch aufwendigen Mehrstufenverfahren erfolgt, wodurch es notwendig ist, die Herstellung dieser thermoplastischen Polyurethane nach streng einzuhaltenden, für die einzelnen Typen unterschiedlichen Technologien beim Polyurethan-Produzenten durchzuführen ο Diese Verfahren sind zeit- und kostenaufwendig und v-erlangen spezielle Rohstoffe. Die nach diesen Verfahren hergestellten thermoplastischen Polyurethane können deshalb nur als Spezialprodukte eingesetzt werden* Gemäß BRD AS 1 242 359 ist die Anwendung von Polyolefingemischen zur Verbesserung des Fließverhaltens und der Verformbarkeit thermoplastischer Polyurethane bekannt«, Die Polyolefine werden vor', während oder nach der Polyaddition der Polyurethankomponenten zugegeben» Dieses bekannte Verfahren ist zwar relativ einfach, jedoch müssen bestimmte Polyolefintypen mit vorgeschriebenem Molekulargewicht als Gemisch zur Anwendung., kommen. Nachteilig ist hierbei, daß die Zugabe von mehr als 1Gew.-% die physikalisch-mechanischen Parameter, insbesondere die Härte der thermoplastischen Polyurethane, negativ beeinflußte Bei Zugabe geringer Mengen an Polyolefingemischen ist dann wiederum der Effekt der Erweiterung des Verarbeitungs· bereiches unter praktischen Bedingungen nicht oder kaum gegeben»

Ziel der Erfindung ist es, thermoplastische Polyurethane anzuwenden, die gegenüber dem Stand der Technik eine größere Verarbeitungsbreite besitzen und gegebenenfalls auf die spe-

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zifischen Belange des Verarbeiters eingestellt werden können· Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, thermoplastische Polyurethane zu entwickeln, die durch Erweiterung des Schmelsbereiches eine verbesserte Verarbeitbarkeit des Granulats auf handelsüblichen Verarbeitungsmaschinen garantieren, bei gleichbleibenden bzw» verbesserten physikalisch-mechanischen Eigenschaften, insbesondere der Härte.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die erfindungsgemäßen thermoplastischen Polyurethane aus einer Mischung von Granulaten mehrerer, vorzugsweise zweier thermoplastischer Polyurethane auf Basis bekannter Polyester- und/oder Polyätheralkohole mit unterschiedlichen Hartsegmentanteilen bestehen. Für diese Granulatmischungen sind bekannte thermoplastische Polyurethane als Komponenten geeignet, deren Hartsegmentanteile zwischen 1 : 1,5 bis 1 : 3»O variieren, wobei das thermoplastische Polyurethan mit dem geringeren Hartsegmentanteil dem mit dem höheren Hartsegmentanteil in einer Menge zwischen 10 und 30 %, vorzugsweise zwischen 15 und 25 %, bezogen auf das thermoplastische Polyurethan mit dem höheren Hartsegmentanteil, zugemischt wird. Die Einstellung der Mischungen erfolgt auf bekannte Y/eise in handelsüblichen Granulatmischern entweder beim Produzenten der thermoplastischen Polyurethane oder erst beim Verarbeiter direkt. Im letzteren Falle ist es möglich, das Gemisch auf die spezifischen Belange des Maschinenparks und der Formteil-Charakteristik (großvolumige Teile, komplizierte Formgestaltung usWo) einzustellen* Es besteht auch die Möglichkeit, das thermoplastische Polyurethan-Granulatgemisch vor der eigentlichen Verarbeitung mittels eines thermischen Umwandlungsverfahrens, (Extrusion) in ein einheitliches Granulat zu überführen, das dann an anderer Stelle und zu einem späteren Zeitpunkt nach bekannter Technologie verarbeitet wird_o Überraschenderweise wurde gefunden, daß bei der Verarbeitung eines Gemisches zweier thermoplastischer Polyurethane, die sich

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in ihrem Hartsegrnentan-teil unterscheiden, eine Verbreiterung des Verarbeitungsbereiches um 10 G eintritt, wobei die Härte des Mischproduktes wider Erwarten nicht nennenswert von der des härteren eingesetzten thermischen Polyurethans abweicht. Hat beispielsweise ein thermoplastisches· Polyurethan der Härte Shore A 95 einen Verarbeitungsbereich von 220 bis 225 ⁰C, so besitzt ein Gemisch dieses thermoplastischen Polyurethans mit 20 % Anteil eines thermoplastischen Polyurethans der Härte Shore A 80 einen Verarbeitungsbereich von 210 bis 225 ⁰O bei einer Härte Shore A 94« Der Vorteil des erfindungsgemäßen thermoplastischen Polyurethans zeigt sich auch bei Verarbeitungsversuchen im Sxtrusiometer nach Göttfert: Bei gleicher Extrusionstemperatur. (220 °C) stellt sich beim Ausgangsprodukt ein Druck von 120 bar ein, während sich das erfindungsgemäße thermoplastische Polyurethan mit 70 bar extrudieren läßt. Das bedeutet, daß bei gleicher Extrusionstemperatur die Schmelze des erfindungsgemäßen thermoplastischen Polyurethans dünnflüssiger ist, oder mit anderen V/orten gesagt, das erfindungsgemäße thermoplastische Polyurethan bereits bei niedriger Temperatur extrudiert werden kann·

A usΓuhrungsbeispiele

Beispiel 1

Thermoplastisches Polyurethan-Produkt A 100 GeWe-Teile eines Polyesters aus Adipinsäure und Äthylen« glykol mit einem.mittleren Mol-Gewicht von 2000 und 19,7 Gew.-Teile Butandiol-1,4 werden mit 70 Gew„«Teilen 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat umgesetzt und aus der erstarrten Masse ein Granulat hergestellte

Thermoplastisches Polyurethan-Produkt B 100 GeWo-Teile eines Polyesters aus Adipinsäure, Butandiol-1,4 und Ithylenglykol mit einem mittleren Mol»«Gewicht von 2000 und 9,2 Gew.-Teile Butandiol-1,4 werden mit 40 GeW₅-TeI-Ie 4,4^!-DiphenylmethandÜBOcyanat umgesetzt und aus der erstarrten Masse ein Granulat hergestellt.

80 Gevv'e-Teile Produkt-A-Granulat werden nit 20 Gew.-Teilen Produkt-B-Granulat 30 Min» in einem Trommelmischer vermischte

Diese thermische Polyurethan-Granulatmischung besitzt bei der Prüfung im Extrusiometer nach Göttfert einen Bereich der Verarbeitungstemperatur von 210 bis 225 C, während er beim Produkt A nur zwischen 220 und 225 ⁰C liegte

Beispiel 2

70 Gew.-Teile Produkt-A-Granulat. nach'Beispiel 1.werden mit 30 Gew.-Teilen Produkt-B-Granulat nach Beispiel 1 30 Min. in einem Trommelmischer gemischte Dieses thermoplastische Polyurethan-Granulat gemisch wird anschließend mittels einer Spritzgufimaschine zu Prüfkörpern bzw. Formteilen verarbeitet. Es zeigt ein sehr gutes Fließverhalten mit einem Bereich der Verarbeitungstemperaturen von 190 bis 208 G.

Die Prüfkörper weisen im Vergleich zum Produkt A folgende mechanischen Parameter auf:

	Produkt A	Granulat-Gemisch nach
		Beispiel 2
Zugfestigkeit kp/cm	550	542
Bruchdehnung %	433	442
Härte Shore A	95	94
Abrieb mm	52	38

Claims (1)

1. !O.Ä 29

   Patentansprüche

   1. Thermoplastische Polyurethane aLif Basis bekannter Polyester- und/oder Polyätheralkohole mit verbesserter Verarbeitungsbreite dadurch gekennzeichnet, daß die thermoplastischen Polyurethane aus einer Mischung von Granulaten mehrerer, vorzugsweise zweier bekannter thermoplastischer.Polyurethane bestehen, deren Hartsegmentanteile zwischen 1 : 1,5 bis 1 : 3jO variieren, wobei das bekannte thermoplastische Polyurethan mit dem geringeren Hartsegmentanteil dem.mit dem höheren Hartsegmentanteil in.einer Menge zwischen 10 und 30 %f vorzugsweise zwischen 15 und 25 %»bezogen auf das thermoplastische Polyurethan mit dem höheren Hartsegmentanteil, zugemischt ist.

   Thermoplastische Polyurethane nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Weiterverarbeitung der Mischung der bekannten thermoplastischen Polyurethan-Granulate unmittelbar in einem Extruder oder in einer Spritzgußmaschine erfolgt«,

   3« Thermoplastische Polyurethane nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung der bekannten thermoplastischen Polyurethan-Granulate durch thermische Umformung, wie Extrusion, als einheitliches Granulat vorliegt und zu einem späteren Zeitpunkt nach bekannter Technologie verarbeitbar isto