AT205745B - Verfahren zur Herstellung von Kunststoffen auf Basis der Polyurethane - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Herstellung von Kunststoffen auf Basis der Polyurethane 
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffen auf der Basis der Polyurethane, wobei lineare aliphatische Hydroxylpolyester mit einem   Überschuss   von Diisocyanaten umgesetzt und in die verlängerten Isocyanat-Polyester mehrwertige Alkohole eingetragen, beispielsweise eingerührt werden. 



   Es ist bekannt, elastische Polyurethankunststoffe aus linearen aliphatischen Hydroxylpolyestern, Diisocyanaten und geeigneten Vernetzern herzustellen. Üblicherweise werden dabei die Hydroxylpolyester mit endständigen freien Hydroxylgruppen mittels eines auf die Hydroxylgruppen berechneten überschusses von Diisocyanaten umgesetzt. Hiebei entsteht ein verlängerter Hydroxylpolyester mit endständigen freien Isocyanatgruppen. Zur Überführung in den kautschukelastischen Zustand   gilbt   man in vielen Fällen ein Gemisch von zwei-und mehrwertigen Alkoholen zu, wobei die Massen unter Wärmeeinwirkung in den kautschukelastischen Zustand übergeführt werden.

   Die auf eine solche Weise erhaltenen Produkte zeichnen sich durch hervorragende Ei-   geschaften,   wie   Alterungsbeständigkeit,   hohe Strukturfestigkeit, gute   Abriebeigenschaften   usw. aus. Ihre Verarbeitung erfolgt im allgemeinen mittels des   Giessverfahren,   so dass auch Gegenstände gefertigt werden können, die aus Naturoder synthetischem Kautschuk nicht oder nur schwierig herzustellen sind. 



   Auf Grund dieses Sachverhaltes entstand die Frage, ob man die elastischen Polyurethane nicht auch mit Vorteil als   Federungselemente im   allgemeinen Maschinenbau und namentlich auch im   Fahrzeugbau - in   letzterem Falle insbesondere als elastische Einlagen zwischen dem Felgenring und dem mit der Radnabe verbundenen Ringflansch von   Scheibenrädern-verwenden   könnte.

   Wie nun eingehende Untersuchungen ergeben haben, musste diese Frage negativ beantwortet werden, weil sich zeigte, dass nach dem bisher üblichen und bekannten Herstellungsverfahren eine Kunststoffgruppe mit universell verwendbarer und speziell für den Fahrzeugsektor geeigneter Federungscharakteristik nicht darstellbar ist, es sei denn, dass man die nach den bisherigen Verfahren hergestellten Polyurethane nachträglich verpresst, also den wirtschaftlich und auch technologisch kostspieligen und umständlichen Weg über ein kombiniertes Giess-Press-Verfahren einschlägt, was einen zusätzlichen Arbeitsgang und die Anschaffung von der Form des gewünschten MÅaschinenelementes entsprechenden Pressen   erfor-   dert.

   Zwecks Herstellung von elastischen Polyurethan-Kunsttoffen, die namentlich auch den im Machinenbau auftretenden Forderungen hinsichtlich einer geeigneten Federungscharakteristik entsprechen sollen, muss nämlich nach Umsetzen der Polyester mit Isocyanaten und Einrühren von 
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 und anschliessend auf Walzen zu einem lagerfähigen Fell verarbeitet und verpresst werden. 



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bisher bekannten Herstellungsverfahren so zu vervollkommnen, dass die Endprodukte schon bei blossem Vergiessen derselben, also bei Wegfall jedes nachträglichen Pressvorganges, die bereits erwähnten gewünschten Eigenschaften, namentlich auch die für elastische Maschinenelemente geeignete Federungscharakteristik aufweisen.

     Erfindungsge-   mäss wird dies dadurch erreicht, dass den Isocyanatpolyestern Alkalisalze solcher Säuren, deren Dissoziationskonstante kleiner ist als   1, 0 X 10-2     (bei 25"C),   und/oder Arylalkylsulfonate in Mengen von 0, 1 bis   0, 001 < '/t zugesetzt   werden und die Masse anschliessend mit einem Gemisch von 2und 3-wertigen Alkoholen umgesetzt wird, wobei der 2-wertige Alkohol bei Temperaturen von vorzugsweise 100 bis 1100 C mit Pentaerythrit bis zum Vorliegen eines   Bodenkörpers gesättigt   ist. 



  Das zur Umsetzung gelangende Diisocyanat soll, berechnet auf die freien Hydroxylgruppen des Polyesters, in einem etwa 1, 25 molaren   überschuss   zur Anwendung gelangen. 



   Wie sich an Hand zahlreicher Versuchsreihen gezeigt hat, wird durch das erfindungsgemässe Verfahren-ohne den Umweg über ein nachträgliches   Verpressen - eine Federungsoharak-   teristik erreicht, die in bezug auf geringe bleibende Verformung, hohe Elastizität und genü- 

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 gende Weichheit allen, auch im Maschinenbau und namentlich im Radsatzbau gestellten Forderungen vollauf genügt. 



   Bei einem erfindungsgemäss mit Zusatz von Al-   kalisalzen hergestellten   elastischen Polyurethan ergaben sich folgende mechanisch-physikalischen Daten :
Shorehärte zirka 600
Rückprallelastizität bei   200 C 620/o   bleibende Verformung   4vie ;   ein Vergleichsprodukt ohne Zusatz von Alkalisalzen zeigte dagegen folgende Eigenschaften :
Shorehärte zirka   686  
Rückprallelastizität bei   200 C 42 /o   bleibende Verformung   12D/0.   
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 Masse die Elastizität und bleibende Verformung durch den Zusatz der Alkalisalze im beabsichtigten Sinn verändert werden.

   Dies ist wohl verständlich, wenn man von der Überlegung ausgeht, dass durch die Reaktionsträgheit der mehrwertigen Alkohole gegenüber Isocyanaten praktisch nur eine geringe Menge der Hydroxylgruppen des Vernetzergemisches zur Reaktion gelangt, wogegen durch die Katalyse mittels der genannten Alkalisalze bzw. Aryl-alkylsulfonate die Umsetzung in bezug auf eine bessere Vernetzung entscheidend gefördert wird. Auch die Alkalisalze anorganischer Säuren erweisen sich hiebei als geeignet. Es ist allgemein bekannt, dass beispielsweise anorganische Schwermetallsalze IsocyanatReaktionen beeinflussen können. Dies trifft auch für die anorganischen Alkalisalze von Säuren zu, die eine Dissoziationskonstante kleiner als   10-2   haben.

   Neben extrem niedrigem   Formän-   derungswert ist der so erhaltene kautschukelastische Kunststoff auch durch hohe Alterungsbeständigkeit und aussergewöhnliche Zermürbungsfestigkeit gekennzeichnet. 



   Beispiel :
1000 g eines linearen alphatischen Polyesters der Säurezahl   1,   der Hydroxylzahl etwa 40-50, Molgewicht etwa 2000, werden mit 180 g   1, 5-Naphtylendiisocyanai t)bei   einer Temperatur von 1250 C im Vakuum etwa 10 Minuten zur Reaktion gebracht. Vor der Reaktion werden dem Polyester   0, 001"/o   Natriumstearat zugesetzt ; anschliessend rührt man in den entstandenen Isocyanatpolyester 2, 5 Teile Vernetzergemisch ein. 



   Letzteres wird auf folgende Art hergestellt :
60 Teile   1, 4-Butandiol   werden mit 40 Teilen Trimethylolpropan umgesetzt. Das Butandiol ist vorher bei   1100 C   mit Pentaerythrit bis zum Vorliegen eines Bodenkörpers gesättigt worden. 



   Nach Einrühren des Vernetzergemisches geht die Kunststoffmasse in den kautschukelastischen Zustand über und wird 24 Stunden bei 110 C gehalten, worauf sie unter gleichzeitiger Formgebung einfach vergossen werden kann.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH : EMI2.2 auf Basis der Polyurethane, wobei lineare aliphatische Hydroxylpolyester mit einem Überschuss von Diisocyanaten umgesetzt und in die verlängerten Isocyanatpolyester mehrwertige Alkohole eingetragen, beispielsweise eingerührt werden, dadurch gekennzeichnet, dass den Isocyanatpolyestern Alkalisalze solcher Säuren, deren Dissoziationskonstante kleiner ist als 1, 0 X 10-2 (bei 250 C), und/oder Aryl-alkylsulfonate in Mengen von 0, 1 bis 0, 001% zugesetzt werden und die Masse anschliessend mit einem Gemisch von 2- und 3-wertigen Alkoholen umgesetzt wird, wobei der 2-wertige Alkohol bei Temperaturen von vorzugsweise 100-1100C mit Pentaerythrit bis zum Vorliegen eines Bodenkörpers gesättigt ist.