DD298245A5 - Polyolkomponente zur herstellung eines zaehharten nichtzelligen polyurethanformstoffes - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Polyolkomponente zur Herstellung eines zaehharten nichtzelligen Polyurethanformstoffes. Die Erfindung wird bei der Herstellung eines zaehharten nichtzelligen Polyurethanformstoffes angewendet. Aufgabe und Ziel der Erfindung bestehen darin, durch eine spezielle Polyolkomponente, die ein spezielles urethanhaltiges Mischpolyol in definierten Anteilen enthaelt, zur Herstellung von zaehharten nichtzelligen Polyurethanformstoffen gleichbleibender Qualitaet und mit gegenueber dem Stand der Technik verbessertem Gebrauchswert einzusetzen. Erfindungsgemaesz wird die Aufgabe dadurch geloest, dasz die Polyolkomponente 0,05 bis 0,8 kg/kg Polyolkomponente urethanhaltiges Mischpolyol enthaelt, das eine OH-Zahl von 200 bis 600 mg KOH/g aufweist und ein Umsetzungsprodukt aus 0,15 bis 0,76 kg/kg urethanhaltigem Mischpolyol eines festen Polyurethanproduktes mit 0,24 bis 0,85 kg/kg urethanhaltigem Mischpolyol einer Polyolkombination ist.{Polyolkomponente; Polyurethanformstoff, zaehhart, nichtzellig; urethanhaltiges Mischpolyol; festes Polyurethanprodukt; Umsetzungsprodukt; Polyolkombination; Fettsaeureester}

Description

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, nichtzellige Polyurethanformstoffe, als kalthärtende Polyurethanreaktionsharze, in Form von Zweikomponentensystemen, einer Polyol- und einer Isocyanatkomponente, herzustellen.

Gemäß SYSpur Reporter Nr. 14,1977, Seite 1-5, Informationsschrift des VEB Synthesewerk Cchwarzheide, wurden die Eigenschaften dieser Produkte im wesentlichen durch die Variationsmöglichkeiten der in der Polyolkomponente enthaltenen synthetischen Polyhydroxyverbindungen und hydroxylgruppenhaltigen Naturstoffe bestimmt. Innerhalb des durch Rezepturwahl möglichen Härtebereiches der Polyurethanreaktionsharze bezeichnet man eine Kategorie von Produkten mit der Härte ab etwa 60°Shore D als zähharter Polyurethanformstoffe, siehe Becker/Braun KunstMoffhandbuch Bd. 7 Polyurethane

Solche, als zähhart bezeichneten Polyurethanformstoffe werden in der Regel unter Verwendung di- und/oder höherfunktioneller Polyole, vorzugsweise Polyetheralkohole, in der Polyolkomponente hergestellt. Die Mitverwendung von hydroxylgruppenhaltigen Naturstoffen, vorzugsweise Rizinusöl, unterstützt die Ausbildung des zähharten Charakters durch dessen Funktion als innerer Weichmacher (Becker „Polyurethane" 1972, Herausgeber „Urania" Soite 128-130).

Neben den genannten klassischen für die Herstellung von zähharten nichtzelligen Polyurethanformstoffen üblichen Polyolen, vorzugsweise den Polyetheralkoholen, gibt es auch eine Kategorie von hydroxylgruppenhaltigen Verbindungen, die entweder aus Gründen rein physikalischer Herstellungsprozesse, d.h. Lösung oder Mischung einzelner Polyole, aber hauptsächlich aus Gründen einer speziell erzeugten Molekularstruktur als Mischpolyole bezeichnet werden. In der Vielfalt der möglichen Molekularstrukturen sind Urethanstrukturen technisch interessant, zumal solche Strukturen enthaltenden Polyole als Aufbaukomponente für Polyurethane leicht herstellbar sind.

Neben der direkten Synthese von Urethanstrukturen bei der Polyolherstellung aus Isocyanat und hydroxylgruppenhaltigen Verbindungen wie z.B. nach der DD-PS 218766, werden die überwiegende Anzahl solcher urethanhaltigen Mischpolyole durch Verfahren zur Aufarbeitung von Polyurethanen, d. h. durch verschieden gestalteten Molekularabbau, hergestellt.

Die Ersetzbarkeit solcher urethanhaltigen Mischpolyole in Kombination mit Isocyanaten und bekannten Rezepturbestandteilen zur Erzeugung von Polyurethanen ist allgemeinen in den Herstellungsverfahren als Ziel der Anwendung der jeweiligen Mischpolyole genannt.

Ihr Verwendungszweck beschränkt sich jedoch, wie z. B. in der DD-PS 141525 beschrieben, nur auf die Synthese des Polyurethanschaumsystems woraus auch das eingesetzte Sekundärmaterial, bei der Polyolsynthese, bestand.

Mit der DE-OS 2 546815 ist ein Verfahren zum Herstellen von Polyurethankunststoffen unter Verwendung von Regenerat bekannt. Das Verfahren beinhaltet den Zusatz eines flüssigen, eine OH-Zahl von 35 bis SO mg KOH/g aufweisenden, durch Aufschluß von Polyoster- oder Polyetherurethan gewonnenen Regenerate zu bekennten Polyolen vor der Isocyanatzugabe.

Nachteilig hierbei ist, daß ein solches als Regenerat bezeichnetes Polyol aufgrund zu hoher Viskosität und zu niedriger OH-Zahl neben Verarbeitungsproblemen nur elastische Polyurethankunststoffe liefert und damit zur Herstellung von zähharten nichtzelligön Poyurethanformstoffen nicht geeignet ist.

Schließlich ist in der DE-OS 3042804 die Verwendbarkeit eines in zwei Stufen durch Aufarbeitung von Polyurethan, speziell Pclyurethanabfällen, hergestellten Polyols zur Herstellung unter anderem von Verguß- und Beschichtungsmassen beschrieben.

Neben der Tatsache, daß das angegebene Polyol, hergestellt in einem aufwendigen Zweistufenverfahren, eine hohe Viskosität aufweist, beschränkt sich die beschriebene Anwendung auf die Mitverwendung dieses Polyols in bekannten Verguß- und Beschichtungsmassen.

Eine Lehre zur Herstellung eines zähharten nichtzelligen Polyurethanformstoffes, in Form eines Zweikomponentenpolyurethanreaktionsharzes, aus einem speziell dafür geeigneten urethanhaltigen Mischpolyols ist im Stand der Technik nicht beschrieben.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist, eine Polyolkomponente, die ein urethanhaltiges Mischpolyol enthält, zur Herstellung von zähharten nichtzelligen Polyurethaniormstoffen gleichblaibender Qualität und mit gegenüber dem Stand der Technik verbessertem Gebrauchswert einzusetzen.

Dnrlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt zur Erreichung des Ziels die Autgabe zugrunde, eine spezielle Polyolkomponente, die ein spezielles urethanhsüiges Mischpolyol in definierten Anteilen enthält, zur Herstellung von zähhartem nichtzelligen Polyurethanformstoff einzusetzen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Polyolkomponente 0,05 bis 0,8kg/kg Polyolkomponente urethanhaltiges Mischpolyol enthält, das eine OH-Zahl von 200 bis 600mg KOH/g aufweist und ein Umsetzungsprodukt aus 0,15 bis 0,76kg/kg urethanhaltigem Mischpolyol eines festen Polyurethanproduktes mit 0,24 bis 0,85kg/kg urethanhaltigem Mischpolyol einer Polyolkombination ist, wobei das feste Polyurethanprodukt aus Diphanylmethandiisocyanat, langkettigem Pclyesteralkohol und Diol mit 2 bis β Kohlenstoffatomen pro Molekül im molaren Verhältnis 1:0,07 bis 0,64:0,36 bis 0,93 und die Polyolkombination aus 0,02 bis 0,4kg/kg Polyolkombination eines Fettsäureesters mit Hydroxyl- und/oder Epoxidgruppen und aus 0,6 bis 0,98kg/kg Polyolkombination eines Diol mit einem Siedepunkt <443K bestehen.

Es wurde gefunden, daß in erfindungsgemäß angegebenen Bereichen der Zusammensetzung, sowohl des speziellen uethanhaltigen Misc)ipolyols mit seinen charakterisierenden Merkmalen als auch der daraus resultierenden Polyolkomponente, diese Lösung den gewünschten zähharten nichtzelligen Poiyurethanformstoff nach Zusatz der Isocyanatkomponente liefert. In der Anwendung ergeben sich die erfindungsgemäß angegebenen Grenzen der Zusammensetzung durch die jeweils erzielten Wirkungen im zähharten nichtzelligen Polyurethanformstoff. So stößt die Anwendung eines urethanhaltigen Mischpolyols mit einer OH-Zahl < 200mg KOH/g, gleichbedeutend mit einem hohen Gehalt an, nach der erfindungsgemäßen Lehre genau definierten, Polyurethanprodukt bei dessen Herr.ioilung, auf Grenzen, die sich aus zu hoher Viskosität des urethanhaltigen Mischpolyols und dessen elastifizierende Wirkung im ausgehärteten zähharten nichtzolligen Polyurethanformstoff ergeben. Andererseits zeigt der Einsatz eines urethanhaltigen Mischpolyols mit einer OH-Zahl >600 mg KOH/g, gleichbedeutend mit einem geringen Anteil an, nach der erfindungsgemäßen Lehre genau definierten, Polyurethanprodukt bei dessen Herstellung eine mit steigender Einsatzmenge versprftdende Wirkung im Polyurethanformstoff, die dem gewünschten zähharten Eigenbchaftsbild entgegen wirkt.

Die nach erfindungsgemäßer Lehre angegebenen Möglichkeiten dar Rezepturwahl eröffnet jedoch noch eine große Variationsbreite, die die Anwendung sehr vereinfacht. Die Verwendung genau definierter Produkte, speziell des urethanhaltigen Mischpolyols, garantiert gleichbleibende Eigenschaften des zähharten nichtzelligen Polyurethanformstoffes bei Fertigung nach konstanter Rezeptur und dies auf hohem Qualitätsniveau (siehe Ausführungsbeispiele). Neben dem qualitätsbestimmenden urethanhaltigen Mischpolyol kann die Gesamtpolyolkomponentefür die Polyurethanreaktionsharze bekannten Rezepturbestandteile enthalten wie langkettige Polyole, vorzugsweise Polyetheralkohole mit Funktionalitäten von 2 bis 5, hydroxylgruppenhaltige Naturstoffe wie z.B. Rizinusöl, kurzkettige Diole als Kettenverlängerer, kurzkettige Triole als Vernetzer, als Trockenmittel ein Natriumalumosilikat mit Zeolithstruktur, mineralische Füllstoffe, Farbstoffe, Katalysatoren, Stabilisatoren oder auch Weichmacher enthalten

Die Erfindung soll in nachfolgenden Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

AusfOhrungsbelsplel 1

Beispiel 1.1 -Herstellung eines urethanhaltigen Mischpolyols

In einer Rührapparatur mit Rückflußeinrichtung werden 150g Rizinusöl und 635g Dipropylenglykol eingefüllt. Nach Zugabe von 806g eines aus 254g Diphenylmethandiisocyanat, 462 g eines linearen Polyesteralkohols MG 2000g und 60,5g Butandiol 1,4 und unter Verwendung von 29,5g Zusatzstcf/en wie Vernetzer, Treibmittel, Katalysator sowie Emulgator hergestellten in Granulatform vorliegenden Polyurethanproduktes, indem die qualitätsbestimmenden Bestandteile Diphenylmethandiisocyanat, linearer Polyosteralkohol und Diol im molaren Verhältnis von 1,0:0,26:0,74 enthalten sind, wird das heterogene Gemisch unter Rühren auf ca. 463K erhitzt und bei dieser Temperatur weiter am Rückfluß gerührt. 8 Stunden, nachdem das Reaktionsgemisch als homogene Flüssigphase vorliegt, ist die Reaktion beendet und das urethanhaltige Mischpolyol kann zur Weiterverwendung aus der Rührapparatur entnommen werden. Es weist eine OH-Zahl von ca. 3^r>0mg KOH/g auf.

Beispiel 1.2-Herstellung des zahharten Polyurethanformstoffos

790g des nach Beispiel 1.1 hergestellten urethanhaltigen Mischpolyols OH-Zahl ca. 350mg KOH/g werden mit 130g Rizinusöl, 80g eine Entwässerungsmittels, auf Basis eines Natriumalumosilikats mit Zeolithstruktur 50%ig in einem Polyethergemisch, OH-Zahl ca. 176mg KOH/g sowie, mit 0,5g Acetylaceton in einem Rührgefäß zu einer Polyolkomponente homogensiert. 150g dieser Polyolkorrponente werden mit 100g Rohprodukt des Diphenylmethandiisocyanats, Isocyanatgehalt 0,31 g/g, gemischt. Unter Verwendung dieses Reaktions^ornisches werden durch Einguß in entsprechende Formen Prüfkörper hergestellt. Der entstehende nichtzellige zähharte Polyurethanformstoff ist durch die in der nachfolgenden Tabelle aufgeführten mechanischen Paramter gekennzeichnet.

Claims (1)

1. Polyolkomponente zur Herstellung eines zähharten nichtzelligen Polyurethanformstoffes, die ein urethanhaltiges Mischpolyol enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyolkomponente 0,05 bis 0,8 kg/kg Polyolkomponente urethanhaltiges Mischpolyol enthält, das eine OH-Zahl von 200 bis 600 mg KOH/g aufweist und ein Umsetzungsprodukt aus 0,1 b bis 0,76kg/kg urethanhaltigem Mischpolyol eines festf η Polyurethanproduktes mit 0,24 bis 0,85 kg/kg urethanhaltigem Mischpolyol einer Polyolkombination ist, wobei das feste Polyurethanprodukt aus Diphenylmethandiisocyanat, langkettigem Polyesteralkohol und Diol mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen pro Molekül im molaren Verhältnis 1:0,07 bis 0,64:0,36 bis 0,93 und die Polyolkombination aus 0,02 bis 0,4kg/kg Polyolkombination eines Fettsäureesters mit Hydroxyl- und/oder Epoxidgruppen und aus 0,6 bis 0,98kg/kg Polyolkombination eines Diols mit einem Siedepunkt >443 K bestehen.

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung wird bei der Herstellung eines zähharten nichtzelligen Polyurethanformstoffes angewendet.