CS242544B1 - Sposob výroby leštiacej hmoty sa zvýšenou tvrdosťou - Google Patents

Abstract

Riešením je sposob výroby leštiacej hmoty so zvýšenou tvrdosťou pre povrchové opracovanie a leštenie křehkých i tvrdých materiálov na báze polyuretánov. Podstata riešenia spočívá v tom, že k sústave sa přidává trimerizačný katalyzátor zahrňujúci alkalické a/alebo fenolické a/alebo óniové zlúčeniny v množstve 0,01 až 2,5 percenta hmot., počítané na východiskové suroviny pri reakčnej teplote 15 až 90 °C a vzniknutý polyuretán-izokyanurátový elastomér bunečnej štruktúry sa potom tvarové upravuje.

Description

(54] Sposob výroby leštiacej hmoty sa zvýšenou tvrdosťou

Riešením je sposob výroby leštiacej hmoty so zvýšenou tvrdosťou pre povrchové opracovanie a leštenie křehkých i tvrdých materiálov na báze polyuretánov.

Podstata riešenia spočívá v tom, že k sústave sa přidává trimerizačný katalyzátor zahrňujúci alkalické a/alebo fenolické a/alebo óniové zlúčeniny v množstve 0,01 až 2,5 percenta hmot., počítané na východiskové suroviny pri reakčnej teplote 15 až 90 °C a vzniknutý polyuretán-izokyanurátový elastomér bunečnej štruktúry sa potom tvarové upravuje.

Vynález sa týká sposobu výroby leštiacej hmoty so zvýšenou tvrdosťou pre povrchové opracovanie a leštenie křehkých i tvrdých materiálov na báze polyuretánov.

V súčasnosti sa vysokointenzívny sposob optického leštenia uskutočňuje' na výkonných strojných zariadeniach s vyššími otáčkami a tlakmi, čo sa samozřejmé premieta v úměrně zvýšených nárokoch a požiadavkách na vlastnosti a životnost lešíiacich hmot. Pre tento vysokointenzívny postup leštenia sú málo vhodné mnohé doteraz používané leštiace hmoty, napr. hmoty připravené impregnáciou textilií roznymi smolami a voskami, alebo nanášaním termoplastických polymérov a prírodných živíc na syntetické vlákna, připadne kovové nosiče, či hmoty připravené nanášaním zmesi akrylátov a asfaltu na kovový nosič s následnou tepelnou úpravou (čs. autorské osvedčenie 133 072).

Tieto materiály nevyhovujú najma z hladiska nízkej životnosti a dlhých technologických časov leštenia. Vysokou odolnostou voči odieranlu sa vyznačujú predovšetkým polyuretany, ale aj z nich niektoré typy ako napr. tvrdá polyuretanová pěna s vyššou objemovou hmotnosťou 300 až 750 kg. m~³ je značné křehká a mierne napěněný polyuretánový ělastomér je poměrně malkký s tvrdosťou 10 až 17 °Sh (D) čs. AO č. 238 838.

Tvrdost pěněného polyuretánového elastoméru závisí od objemovej hmotnosti, ale len málo sa zvyšuje s rastúcim molovým pomerom diizokyanátu k polyolu, či použitím trojfunkčného predlžovača reťazca.

Výraznejšie sa tvrdost zvýši použitím plnidla v rozmedzí 20 až 60 % hmot., avšak plněný materiál nie je pre mnohé aplikácie vhodný. Bolo zistené, že tvrdost polyuretánového elastoméru sa výrazné zvýši modifikováním polyuretánu izokyanurátovými kruhmi, čiže přípravou polyuretán-izokyanurátového elastoméru.

Podstatou tohto vynálezu je sposob výroby leštiacej hmoty so zvýšenou tvrdosťou na báze polyuretánov pripravenej reakciou polyuretánového predpolyméru s obsahom 4,3 až 20 % hmot., s výhodou 8,5 až 17 % hmot. volných —NCO skupin, a nízkomolekulárneho diolu a/alebo diamínu za přítomnosti pomocných látok, najma aktivátora, stabilizátora, nadúvadla a leštiva, ktorý sa uskutočňuje tak, že k reakčnej sústave sa přidává trimerizačný katalyzátor zahrňujúci alkalické a/alebo fenolické a/alebo óniové zlúčeniny v množstve 0,01 až 2,5 % hmot., s výhodou 0,02 až 1,2 % hmot., počítané na východiskové suroviny pri reakčnej teplote 15 až 90 °C a vzniknutý polyuretán-izokyanurátový ělastomér bunečnej štruktúry sa potom tvarové upravuje.

Výhodou postupu přípravy leštiacej hmoty podlá tohto vynálezu je výroba hmoty pre vysokointenzívny sposob leštenia s vysokými tlakmi a otáčkami, ktorá pri zachovaní ostatných vynikajúcich vlastností polyuretánového elastoméru, najma však vysoké] odolnosti voči odieraniu, a teda životnosti, pružnosti a tvarovej stálosti v teplotnom rozmedzí —20 až —(-80 °C, má vhodnú mikrobunečnú štruktúru s otvorenými pórmi do velkosti 1 mm a v závislosti od obsahu izokyanurátov charakterizovaných izokyanátovým indexom v rozmedzí 150 až 750 vysokú tvrdost v rozmedzí 15 až 60 °Sh (D).

Dalším významným faktorom je možnost variability vlastností leštiacej hmoty podlá požiadaviek na leštenie roznych materiálov měněním násady a typu východiskových surovin, hlavně však molových pomerov hlavných a pomocných reakčných surovin.

V neposlednom radě je to možnost přípravy leštiacej hmoty s plnidlom v množstve do 50 % hmot.

Mikrobunečný polyuretánový ělastomér sa připravuje spravidla dvojstupňovým predpolymérnym sposobom reakciou predpolyméru na báze lineárneho polyolu a diizokyanátu s obsahom 4,3 až 20 % hmot., s výhodou 8,5 až 17 % hmot. volných —NCO skupin s predlžovačom reťazca za přítomnosti dalších pomocných látok, najmá nadúvadla, aktivátora, stabilizátore a iných pri teplote 15 až 90 °C.

Po intenzívnom zhomogenizovaní reakčných zložiek sa reakčná zmes vylieva do naseparovanej najma kovověj formy, kde vznikne polyadičnou a trimerizačnou reakciou polymérny polyuretan, pričom odformovací čas výlisku nie je spravidla dlhší ako 10 min. Mólový poměr polyolu k diizokyanátu a násada sieťovadla rozhodujúcim sposobom ovplyvňujú vlastnosti leštiacej hmoty, najma tvrdost, pevnost a štruktúru a volia sa s prihliadnutím na typ leštěného materiálu a technologický postup leštenia a zariadenia.

Surovinami na přípravu polyuretánového predpolyméru sú polyoly a diizokyanáty. Ako lineárně dvojfunkčné polyoly možno použit polyesterpolyoly, napr. polyetylénglykoladipát (Desmophem 2000), polyetylénbutylénglykoladipát (Desmophen 2001), polybutylénadipát (Formrez F-9-30), ďalej polyéterpolyoly, napr. polypropylénglykol (Voranol P 2000], propoxylovaný trimeíylolpropán (Slovaprop TMP-56, Slovaprop TMP-48), ďalej polyetylénglykoly (polyetylénglykol-1500, polyetylénglykol-4000), polykaprolaktón (Niax 2025), polytetrahydrofurán a pod.

Z diizokyanátov je vhodný najma 4,4‘-metándifenyldiizokyanát (Desmodur 44) a 1,5-naftyldiizokyanát, ďalej toluéndiizokyanát a hexametyléndiizokyanát. Reakcia sa uskutočňuje spravidla bez přítomnosti katalyzátore pri teplote 90 °C v inertnej dusíkovej atmosféře za miešania počas 0,5 až 2 hodin.

Ako predlžovače reťazca sa používajú nízkomolekulárne glykoly, diamíny a amíno242544 alkoholy, napr. monoetylénglykol, dietylénglykol, trietylénglykol, 1,2-propylénglykol, 1,3-ípropylénglykol, 1,3-butándiol, 1,4-butándiol, 1,6-hexándiol, etyléndiarnín, hexametyléndiamín, tetrametyléndiamín, etanolamín, dietanolamín, propanolamín a pod., ale aj z radu aromátov, napr. difenylmetándiamín.

Násada predlžovača reťazca výrazné ovplyvňuje tvrdosť polyuretánového výrobku tak, že znižovaním jeho násady ekvivalentně na úkor polyadičnej uretánovej reakcie prebieha trimerizačná reakcia —NCO skupiny za tvorby izokyanurátových kruhov, čím dochádza k nárastu molekulovej hmotnosti a priečnemu zosieteniu makromolekuly polyuretanu.

Stupeň priečneho zosietenia, a teda obsah izokyanurátov sa udává hodnotou izokyanátového indexu, ktorá je pre materiál tohto typu v rozmedzí 150 až 750, pričom izokyanátový index 100 představuje teoretická násadu predpolyméru pre reakciu s predlžovačom reťazca, resp. s predlžovačom reťazca a vodou. Platí zásada, že s rastúcim izokyanátovým indexom tvrdosť hmoty stupně.

Pri přípravě mierne napěněného polyuretán-izokyanurátového elastoméru prebiehajú súčasne tri typy reakcii, ktoré musia byť vzájomné dobré zladené, aby sa dosiahli požaaovaně vlastnosti polyuretánu. —NCO skupina predpolyméru reaguje s predžovačom reťazca, s nadúvadlom vodou a trimerizuje na izokyanurátové kruhy a ich vzájomný vztah je určený zložením a koncentráciou jednotlivých aktivátorov použitého katalytického systému.

Vhodné katalyzátory pre polyadičné polyuretanové reakcie, ako aj pre reakciu s vodou, sú najmá terciárně aminy ako napr. trietyléndiamín, N,N-dimetylcyklohexylamín, trietylamín, trietanolamín, 1,4-dimetylpipe razín, připadne v kombinácii s organozlúčeninami cínu, napr. oktoátom cínatým, di butylcíndilaurátom.

Ako trimerizačné katalyzátory prichádzajú do úvahy najma hydroxid draselný, octan draselný, 2,4,6-tris (dimetylamínometyl jfenol, organické óniové hydroxidy, napr. tetrametylamóniumhydroxid a iné. Určit zloženie katalytických systémov výberom jednotlivých aktivátorov je práca vysoko náročná, vyžaduje velké teoretické znalosti a spravidla sa stanoví experimentálně s prihliadnutím najmá na použitý predpolymér charakterizovaný obsahom —NCO skupin a vlastnosti finálneho výrobku, závislé od obsahu triméru. Okrem aktivátorov sa ako pomocné látky používajú ďalej nadúvadla, predovšetkým voda, freón-11, freón-12 v takej koncentrácii,· aby sa připravil finálny výrobok o objemovej hmotnosti 200 až 800 kg . m~³, s výhodou 350 až 550 kg. m^-3. Přípravu buněčného polyuretánu možno uskutočniť aj bez přítomnosti stabilizátora, výhodnejšie z hladiska homogenity a pórozity bunečnej štruktúry je použit stabilizátor, najma stabilizátor pre otváranie pórov, napr. Tegostab B 1605, Tegostab B 4113 v konceptrácii 0,02 až 1,5 % hmot.

Technologický postup přípravy leštiacej hmoty umožňuje přípravu materiálu plněného pevným brusivom a leštivom, napr. karbidom kremíka, bórkarbidom, oxidom ceričitým, oxidom železitým, pemzou a pod., a to až do obsahu 50 % hmot.

Příklad 1

Na přípravu mikrobunečného polyuretán-izokyanurátového elastoméru sa použije predpolymér o obsahu 14,7 % hmot. volných —NCO skupin připravený reakciou 1 000 g polyéterpolyolu Slovaprop TMP-56 (hydroxylové číslo 55,7 mg KOH/g, číslo kyslosti 0,05 mg KOH/g, obsah vody 0,02 % hmot., viskozita pri 25 °C 1,6 Pas) a 1 000 g 4,4‘-metándifenyldiizokyanátu (MDI) za miešania pri teplote 90 °C v dusíkovej atmosféře počas 30 min.

Κ 1 000 g predpolyméru sa přidá sieťovací komponent, ktorý obsahuje 1,4-butándiol v množstve uvedenom v tabulke, ďalej 1,5 g silikonového stabilizátora Tegostab B 4113, 1 g vody, 0,4 g N,N-dimetylcyklohexylamínu, 0,1 g oktoátu cínatého a 0,3 g octanu draselného, zmes sa intenzívně zamieša a vyleje do naseparovanej kovověj formy vyhriatej na teplotu 60 °C.

Startovací čas reakcie je 25 s, čas rastu 60 s a odformovací čas 4 min. Připravená húževnatá hmota mikrobunečnej štruktúry má objemová hmotnost 350 kg/m³, pričom tvrdosť hmoty sa s izokyanátovým indexom mění takto:

Pokus	1	2	3	4	5	6	7
butándiol-1,4 (g)	152	73	47	35	26	19	17
izokyanátový index	100	200	300	400	500	600	700
tvrdosť [°Sh(Dj]	15	18	30	35	38	40	41

Příklad 2

Predpolymér s obsahom 17,9 % hmot. volných ^-NCO skupin sa připraví postupom podlá příkladu 1 reakciou 1 000 g polyesterpolyolu Desmophen 2000 (hydroxylové číslo 55,5 mg KOH/g, číslo kyslosti 0,6 mg KOH/g, obsah vody 0,03 °/o hmot., teplota topenia 55 °C) a 1000 g 1,5-naftyldiizokyanátu.

Claims (3)

1. PREDMET

   Sposob výroby leštiacej hmoty so zvýšenou tvrdosťou na báze polyuretánov reakciou polyuretánového predpolyméru s obsahom 4,3 až 20 % hmot., s výhodou 8,5 až 17 % hmot. volných —NCO skupin a nízkomolekulárneho diolu a/alebo diaminu za přítomnosti pomocných látok, najmá aktivátora, stabilizátora, nadúvadla a leštiva, léndiamínu a 1,2 g 2,4,6-tris(dimetylamínometylj fenolu. Hmota má pravidelnú štruktúru s otvorenými buňkami a pri objemovej hmotnosti 560 kg/m³ má tvrdost 48 °Sh (D). Příklad 3

   Do predpolyméru připraveného podía příkladu 2 sa zamieša 500 g oxidu železitého o velkosti zrna 10 + 2 μΐη a nechá zreagovať so sieťovacím komponentem připraveným podlá přikladu 2. Buněčný polyuretanový elastomér má objemovú hmotnost 680 kg/m³ a tvrdost 60 °Sh (D).

   vyznačujúci sa tým, že sa k reakčnej sústave přidává trimerizačný katalyzátor zahrňujúci alkalické a/alebo íenolické a/alebo óniové zlúčeniny v množstve 0,01 až 2,5 % hmot., s výhodou 0,03 až 1,2 °/o hmot., počítané na východiskové suroviny pri reakčnej teplote 15 až 90 °C.