DD201472A1 - Polyurethanbindemittel fuer elastomerteilchen - Google Patents

Abstract

Das erfindungsgemaesse Polyurethanbindemittel wird beispielsweise fuer Gummiteilchen, insbesondere aus Sekundaerrohstoffen gewonnen, oder fuer elastisches Polyurethan, PVC-weich u. a. angewendet. Ziel und Aufgabe bestehen im Einsatz eines hydrolysestabilen, niedrig viskosen Polyurethanbindemittel, mit langer Gebrauchsdauer und oekonomischer Fertigung bei moeglicher Variierung der Elastizitaet. Das geeignete Polyurethanbindemittel soll aus einer Polyol- und Polyisocyanatkomponente bestehen. Die erfindungsgemaesse Aufgabenloesung besteht darin, dass die Polyisocyanatkomponente das Rohprodukt des Diphenylmethandiisocyanates ist und d. Polyolkomponente ein OH-Aequivalent von mindestens 400 g/Val und ein NCO/OH-Verhaeltnis von mindestens 1,5 hat.

Description

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?itel der Erfindung

'olyurethanbindemittel für Elastomerteilchen

inwendungsgebiet der Erfindung

)ie Erfindung betrifft ein Polyurethanbindemittel für Elastolerteilchen· Als Elastomerteilchen werden beispielsweise Gumliteilchen, insbesondere solche, die als Sekundärrohstoffe ms Altreifen gewonnen werden, aber auch solche aus elastischem 'olyurethan, Weich-FVC u· a«₉ eingesetzt. Die mit dem Polyure*» ;hanbindemittel vermischten Elastomerteilchen bilden nach dem lushärten des Bindemittels einen Formstoff, der vorzugsweise ils elastische Unterschicht für Sportbodenbeläge sowohl in !porthallen, als auch auf Freianlagen verwendet wird. Ohne >eckschicht ist die Nutzung des Formstoffes unmittelbar für Len Breiten- und Schulsport möglich· Außerdem werden die geiundenen Elastomerteilchen zur Herstellung von sich selbständig enteisenden Verkehrsflächen verwendet.

!harakteristik der bekannten technischen Lösungen

5s ist bekannt, daß für Elastomerteilchen solche kalthärtenden 'olyurethanbindemittel verwendet werden, die durch zwei cha-'akteristische Typen gekennzeichnet sind. !yp I ist ein freies Isocyanatgruppen enthaltendes, flüssiges 'repolymer, das in einem vorgelagerten Verfahrensschritt aus liner Polyolkomponente und einem Diisocyanat im Überschuß Lergestellt wird. Das Aushärten des Bindemittels geschieht

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durch Reaktion der freien Isocyanatgruppen mit der Umgebungsfeuchte unter Bildung von Harnatoffgruppen und Kohlendioxid» Typ II ist ein Zweikomponentensystem bestehend aus einer Polyolkomponente, die die gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähigen Wasserstoffatome in Form von OH-, ggf. auch SH-, NH** oder COOH-Gruppen beinhaltet und der Isocyanatkomponente, die die Isocyanatgruppen (NGO-Gruppen) beinhaltet. Zu dem Binde* mittel vom Typ II sind auch die Systeme zu rechnen, die als Isocyanatkomponente von einem isocyanatgruppenhaltigen Prepolymer gebildet werden und durch Reaktion mit einem sogen· Vernetzer, einem kurzkettigen Diol oder Diamin zur Aushärtung gebracht werden. Charakteristisch für alle bekannten Bindemittel vom Typ II ist, daß die reaktionsfähigen Η-Atome und die reaktionsfähigen NCO-Gruppen etwa im äquivalenten Verhältnis vorliegen, d. h· deren Anzahl variiert zueinander im Verhältnis 0,8 : 1 bis 1,5 : 1.

Vorteilhaft an den Bindemitteln vom Typ I ist, daß sie im ge«* brauchsfertigen Zustand vorliegen. Als nachteilig ist anzuführen, daß mit der Prepolymerhersteilung eine Viskositätser«* höhung verbunden ist, die sich ungünstig auf Verarbeitung und den Verbrauch auswirkt. Weiterhin von Vorteil ist, daß für die Prepolymerherstellung technisch weniger leicht zugängliche, gereinigte Diisocyanate verwendet werden müssen und daß das technisch leicht zugängliche und toxikologisch günstigere Rohprodukt des Dipheny!methandiisocyanates für die Prepolymerherstellung nicht geeignet ist. Ein weiterer Mangel der Bindemittel vom Typ I ist, daß während dei· Verarbeitung beim Einfluß mehr auf die Elastizitätseigenschaften des ausge« härteten Bindemittels genommen werden kann. Nachteilig an den Bindemitteln vom Typ II ist, daß infolge des etwa äquivalenten Umsatzes der Reaktionspartner relativ kurze Gebrauchsdauern (Topfzeiten) der gebrauchsfertigen Re* aktionsgemische auftreten. Dadurch wird die Herstellung großer Ansätze und die Handverarbeitung behindert. Die gleichen Probleme treten auch bei erhöhten Umgebungstemperaturen auf« Ein weiterer Mangel ist die relativ niedrige HydroIysebeständigkeit der Bindemittel vom Typ II gegenüber denen von Typ I. Die Hydrolysebeständigkeit hat vor allem.Einfluß auf die HaIt-

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barkeit von Freilandbelägen*

Weiterhin ist bekannt, daß nach dem DD-AP 117 469 ein Bindemittel verwendet -wird, das aus Polyolen, oberflächenaktiven Substanzen und/oder Ligninsulfonat und/oder Dextrin und/oder Methylcellulosen und Wasser, sowie Polyisocyanaten besteht„ Es wird als universelles Bindemittel u. a. auch zum Binden von Gummigranulat eingesetzt. Nach dem DD-AP 124 995 wird ein feuchtigkeitshärtendes Polyurethanbindemittel für Gummi- und/ oder elastomere Kunststoffgranulate verwendet, das ein Umsetzungsprodukt von hydroxylgruppenhaltigen Polyethern mit Polyisocyanaten ist, wobei 20 % bis 80 % ^^'-Methylendiiso-' cyanat enthalten sind und ein NCO/OH-Verhältnis von 2,0 bis 15,0 zu 1,0 vorhanden ist®

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist^ für Elastomerteilchen ein Polyurethan« bindemittel anzuwenden, das hydrolysestabil ist, eine niedrige Vigfectiität und lange Gebrauchsdauer hat und ökonomisch gefertigt werden' kann. Während der Verarbeitung des Bindemittels soll die Möglichkeit der Variierung der Elastizität bestehen.

Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt zur Erreichung des Zieles die Aufgabe zugrunde, ein geeignetes Polyurethanbindemittel, aus einer PoIyisocyanatkomponente und aus einer Polyolkomponente bestehend, für Elastomerteilchen anzuwenden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß als PoIyisocyanatkomponente das Rohprodukt des Diphenylmethandiisocyanates und als Polyolkomponente eine solche mit einem OH-Äquivalent von mindestens 400g/Val und einem ICO/OH-Verhältnis von mindestens 1,5 angewendet werden. Das als Polyisocyanat verwendete Rohprodukt des Diphenylmethandiisocyanates wird durch Kondensation von Anilin mit Formaldehyd und nachfolgender Phosgenierung des Reaktionsproduktes gewonnen. Dem Reaktionsprodukt können noch Destillationsprodukte und/oder Rückstände der Diphenylmethandiisocyanather-

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stellung zugemischt werden·

Als Polyolkomponente können alle in der Polyurethanchemie üblichen Polyalkohole und deren Gemische eingesetzt werden, mit der Bedingung, daß deren mittleres Äquivalentgewicht mindestens 400 g/Val beträgt. Polyolkomponenten mit einem niedrigeren Aquivalentgewicht besitzen nicht die ausreichende, elastifizierende Wirkung auf das Bindemittel. Der ausgehärtete Formstoff verliert dadurch seinen elastischen Gesamtcharakter. Bevorzugt sind wegen ihrer niedrigen Reaktivität und Viskosität Polyetheralkohole, wie z. B. für die Polyurethan-Weichschaum- und Elastomerproduktion verwendet werden. Weitere Zusätze zur Polyolkomponente wie beispielsweise Füllstoffe, Farbstoffe, Lösungsmittel, Netzmittel, Flammschutzmittel, Trockenmittel, Katalysatoren sind möglich, jedoch nicht unbedingt erforderlich.

Das Polyurethanbindemittel wird durch Vermischen der Polyisocyanatkomponente mit der Polyolkomponente mittels Rührwerk oder einer geeigneten Polyurethanverarbeitungsmaschine herge«* stellt. In das Polyurethanbindemittel werden die zu bindenden Elastomerteilchen von Hand oder mit einem geeigneten Zwangsmischer eingearbeitet. Innerhalb der Gebrauchsdauer werden das Polyurethanbindemittel mit den Elastomerteilchen in die vorgesehene Form gebracht. Bei der Herstellung von Belägen geschieht dies durch Verteilen auf der zu beschichtenden Fläche durch Glätten und ggf. Verdichten. Die Aushärtung gschieht durch Bildung von Urgthangruppen durch- Reaktion der Polyolkomponente mit dem Polyisocyanat und durch Bildung von Harnstoffgruppen durch Reaktion der überschüssigen Isocyanatgruppem mit der durch die freie Oberfläche zutretenden Luftfeuchtigkeit zeitlich nebeneinander. Die Härtungsgeschwindigkeit ist von vielen Bedingungen abhängig und beträgt im Mittel etwa 10 Millimeter pro Tag. Der Belag kann in der so entstehenden Konsistenz genutzt werden oder mit einer der bekannten, herkömmlichen Deckschichten versehen werden·

Die Erfindung wird mit den nachfolgenden Ausführungsbeispielen näher erläutert,

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Ausführungsbeispiel 1

Ein Polypropylenglykol mit einem OH-Äquivalent von 1000 g/Val und einer Viskosität von 330 mPas wird mit einem Rohprodukt des Diphenylmethandiisocyanates, das einen UCO-Gehalt von 30,9 % und eine Viskosität von 240 mPas bei 25 ⁰C aufweist, in den nachfolgenden Verhältnissen gemischt ι

Variante AB 0

Polyolkompe 50 g 60 g 70 g

Polyisocyanat 50 g 40 g 30 g

NCO/OH-Verhaitnis 7,4 4,9 3,2

Zu jeweils 100 g des so hergestellten Bindemittels werden von Hand 200 g "Rauhstaub", inform von Gummiteilchen, die bei der Runderneuerung von Altreifen anfallen mit faseriger Teilchenform von 2 bis 20 mm Länge untergemischt. Das Gemisch wird in einer mit einem geeigneten Trennmittel versehenen, offenen Stahlform zu einer 6 mm dicken Platte geformt. Nach 48 Stunden wird entformt, und nach 10 Tagen werden die mechanischen Kennwerte ermittelt«

Variante A B C

Zugfestigkeit (MPa)	O$53	0,42	0,24
Bruchdehnung (,%)	20	23	- 23
Ε-Modul aus (MPa)	5,6	4,1	2,9
Druckversuch

Wach Hydrolyse (5 Tage bei 80 ⁰C gesättigte Wasserdampfatmosphäre) Zugfestigkeit (MPa) 0,55 0,35 0,18

Bruchdehnung (%) 16 23 20

Ausführungsbeispiel 2

40 g eines Polyethertriols auf Basis Glyzerin_s Propylenoxid, Ethylenoxid mit vorzugsweise primären OH-Gruppen und einem

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OH-Äquivalentgewicht von 1700 g/Val und einer Viskosität von 910'mPas bei 25 ⁰C, 20 g.eines Polypropylenglykols gemäß des Ausführungsbeispiels 1, 16 g Schwerspatmehl, 4 g Eisenoxidrot und 20 g Toluylen werden mit einem Laborrührwerk zu einer Polyolkomponente vermischt. In diese Mischung werden 40 g PoIyisocyanat gemäß Ausführungsbeispiel 1 eingemischt (NCO/OH-Verhältnis 6,6). In das Bindemittelgemisch werden 250 g "Rauhstaub" gemäß Ausführungsbeispiel 1 und 30 g granulierte Abfälle der Polyurethan-Schuhsohlenproduktion eingemischt. Es; wird weiter wie im AusfUhrungsbeispiel 1 verfahren. Mechanische Kennwerte: Zugfestigkeit (MPa) : 0,48 Bruchdehnung (%) ί 23 B-Modul aus (MPa) : 5,6 Druckyersuch

Ausführunffsbeispiel 3

8 kg eines Polyethertriols gemäß Ausführungsbeispiel 2 werden mit 2 kg eines Polyisocyanates gemäß Ausführungsbeispiel 1 mit einem elektromechanischen Rührwerk 120 Sekunden gemischt (KCO/ OH-Verhältnis 3,0). Die Mischung wird in einen Zwangsmischer mit einem Hennvolumen von 100 1 eingefüllt. Dazu werden 20 kg Rauhstaub gemäß Ausführungsbeispiel 1 gegeben· Es wird 5 Minuten gemischt, Mehrere..dieser Ansätze werden nacheinander auf den zu beschichteten Bitumenunterbau aufgebracht, verteilt, mit einer Bohle auf eine Stärke von 10 mm abgezogen und durch Walzen leicht verdichtet. Nach einer Aushärtezeit von 24 Stunden ist das Material begehbar und kann ohne weitere Beschichtung als Belag für den Breitensport ohne Verwendung von Spikes eingesetzt werden·

Claims (1)

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   Erfindungsanspruch

   1. Polyurethanbindemittel für Elastomerteilchen, das aus einer Polyisocyanatkomponente und aus einer Polyolkomponente besteht, bei dessen Aushärtung Urethangruppen und Harnstoffgruppen' zeitlich nebeneinander gebildet werden und das zur Herstellung v<p Formstoffen angewendet wird, dadurch ge<kennzeichnetj daß als Polyisocyanatkomponente das Rohprodukt des Diphenylmethandiisocyanates und als Polyolkomponente eine solche mit einem OH-Äquivalent von mindestens 400 g/Val und einem NCO/OH-Verhältnis von mindestens 1,5 angewendet werden.