DD221463A1

DD221463A1 - Verfahren zur herstellung von giessfaehigen polyurethan-elastomeren

Info

Publication number: DD221463A1
Application number: DD26021284A
Authority: DD
Inventors: Manfred Wust; Wolfgang Schmidt; Guenther Trentsch; Gerald Baudis; Uwe Mahrholz
Original assignee: Schwarzheide Synthesewerk Veb
Priority date: 1984-02-21
Filing date: 1984-02-21
Publication date: 1985-04-24

Abstract

Die erfindungsgemaessen Polyurethan-Elastomere sind zur Herstellung von verschleissfestem Werkstoff in der Gesteins- und Braunkohlenindustrie, Federelementen, Lager- und Kupplungselementen und Bezuegen fuer Rollen und Walzen geeignet. Ziel der Erfindung ist es, giessfaehige Polyurethan-Elastomere mit hoher Wirtschaftlichkeit, d. h. geringen Formstandszeiten herzustellen. Erfindungsgemaess wird zur Herstellung von giessfaehigen Polyurethan-Elastomeren ein Polyesteralkohol auf Basis Adipinsaeure und Glykol, wie Aethylenglykol, Butandiol, Hexandiol mit einem Molekulargewicht von 800 bis 3 500, vorzugsweise 1 700 bis 2 200 verwendet, der zu 1 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 25 Gew.-% aus einem Polyesteralkohol mit Urethanstrukturen, der durch Umesterung von Polyurethanprodukten mit Esterstrukturen, wie z. B. nicht normgerechten Giesselastomerformteilen, synthetisiert wurde, besteht.

Description

Titel der Erfindung _v

Verfahren zur Herstellung von gießfähigen Polyurethan-Elastomeren

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung qualitativ hochwertiger Gießelastomere sowohl nach dem One-Shot- als auch nach dem Prepolymerverfahren» Insbesondere finden diese Gießelastomere Anwendung als verschleißfester Werkstoff in der Gesteins- und Braunkohlenindustrie, als Federelemente, als Lager- und Kupplungselemente und als Bezüge für Rollen und Walzen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Gießfähige Polyurethan-Elastomere werden bekannntermaßen durch Polyaddition von organischen hydroxyl- und isocyanathaltigen Komponenten hergestellte Dabei gelangen sowohl unverzweigte als auch verzweigte Polyester- oder Polyetheralkohole mit unterschiedlichem Molekulargewicht, Kettenverlängerer wie Äthylenglykol, Butandiole, Hexandiol und Diamine und Diisocyanate wie 4,4-Diphenylmethandiisocyanat, Toluylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat und 1,5 liaphthylendiisocyanat zum Einsatz*

Die Herstellung der gießfähigen Elastomeren kann prinzipiell nach zwei möglichen Verfahren erfolgen, dem einstufigen One-

Shot-Verfahren und dem zweistufigen Prepolymerverfahren. Dabei wird in jedem Fall die hydroxylhaltige Komponente innerhalb der Gebrauchsdauer des Systems, d. ho in der Zeit, in der das Gemisch in die Formen gegossen werden muß ohne auszuhärten, mit dem Diisocyanat homogen verrührt und das Reaktionsgemisch unmittelbar in Formen gegossen, in denen es zu einem festen Körper reagiert. Das erhaltene Elastomer kann sowohl unmittelbar als Formteil Verwendung finden oder das erhaltene Stangen- und Plattenmaterial kann durch mechanische Bearbeitung in die gewünschte Form gebracht werden« Bei allen bekannten Verfahren zur Herstellung gießfähiger Polyurethan-Elastomeren auf Basis von Polyesteralkoholen werden als Polyolkomponenten solche eingesetzt, die durch direk~ te Polykondensation von Dicarbonsäuren, ζ» Β_β Adipinsäure, mit Diglykolen synthetisiert wurden» Die Geschwindigkeit der Umsetzung dieser Produkte mit dem Diisocyanat zu einem fertigen Formteil bestimmt wesentlich die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens. Man ist deshalb bestrebt, diese sogenannte Formstandszeit zu verkürzen« Das kann durch Zugabe von Katalysatoren, z. Bo zinnorganischen Verbindungen, erfolgen. Der Nachteil davon ist jedoch, daß jeder Katalysator in erster Linie die ohnehin schon kurze Gebrauchsdauer der Systeme verkürzt. Das bedeutet, daß die Zeit, die zur Zugabe des Diisocyanates zur Polyolkomponente und zum Vermischen unter Umständen zu kurz wird, um homogene Mischungen, die zu einwandfreien Formteilen führen, herstellen zu können.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, gießfähige Polyurethan-Elastomere mit hohea? Wirtschaftlichkeit, d. h« geringen Formstandszeiten, herzustellen,

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von gießfähigen Polyurethan-Elastomeren mit gegen-

über den bisherigen Verfahren verringerten Formstandszeiten auf Basis von Polyesteralkoholen mit einem Molekulargewicht von 800 bis 3500, vorzugsweise 1,700 bis 2.200, und Glykolen mit einem Molekulargewicht bis 300 und Triolen mit einem Molekulargewicht bis 500 und einem Diisocyanat, jedoch ohne Zusatz von Katalysatoren, zu entwickeln.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Herstellung gießfähiger Polyurethan-Elastomeren Polyesteralkohole mit einem Molekulargewicht 800 bis 3500, vorzugsweise 1700 bis 2200, verwendet werden, die zu 1 bis 50 Gew„% aus einem Polyesteralkohol mit Urethanstrukturen, der durch Umsetzung von Polyurethan-Produkten mit Esterstruktur, wie z„ B. nicht normgerechte Gießelastomerformteile_; synthetisiert wurden, be stehen« Vorzugsweise enthält der eingesetzte Polyesteralkohol 10 bis 25 Gew_e% des umgeesterten Produktes.

Mit diesen zum Einsatz gelangenden Polyesteralkoholen lassen sich gießfähige Polyurethan-Elastomere in einem Härtebereich von Shore A 60 bis Shore A 98 aufgrund ihrer geringen Formstandzeit sehr ökonomisch herstellen» Sie weisen gute physikalisch-mechanische Kennwerte auf«

Als Glykole gelangen Äthylenglykol, Butandiole und Hexandiol Lind als Triol Trimethylolpropan zum. Einsatz. Als Diisocyanatkomponente können 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, Toluylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat und 1,5 iiaphthylendiisocyanat verwendet werden_e

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in der Regel ein stöchiometrisches EiCOtOH-Verhältnis zwischen 1,02 bis 1,07 eingehalten. Geringe Abweichungen von diesem Verhältnis sind natürlich möglich.

Die nach diesem Verfahren hergestellten Produkte können als Dämpfungselemente, als Siebbeläge, als Stanzunterlagen, als Auskleidungsmaterial für Schurren usw_e eingesetzt werden» Die Anwendungsmöglichkeiten sind im allgemeinen bekannt. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in der Möglichkeit, nicht normgerechte Polyurethan-Gießelastomerteile über die Zwischenstufe des Auflösens und der Umsetzung wieder zu qualitativ hochwertigen gießfähigen Polyurethan-Elastomerem zu verarbeiten.

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Durch die Verwendung von nicht normgerechten Polyurethan-Elastomeren für das erfindungsgemäß hergestellte System ergeben sich Strukturveränderungen beispielsweise durch die im nicht normgerechten Polyurethan-Elastomer vorhandenen Urethangruppen, die zu einem beschleunigten Ablauf der Polyurethan-Bildungsreaktion führen*

Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden,,

Beispiel 1

3000 Teile eines Polyesteralkohols auf Basis Adipinsäure und Äthylenglykol, der zu 10 Gew.% aus einem Polyesteralkohol mit Urethanstrukturen, der durch Umsetzung von Polyurethan-Produkten mit Esterstrukturen synthetisiert wurde, besteht, mit der OH-Zahl 56 und dem mittleren Molgewicht 2000 werden auf 75 -10 ⁰C erwärmt und dann werden 262,5 .Teile Butandiol 1,4 mit Raumtemperatur und 22,5 Teile Trimethylolpropan mit 70 bis 75 ⁰G zugegeben« Nach Homogenisierung des Gemisches und Erreichen einer· Temperatur von 85 - 5 ⁰C werden 1200 Teile 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat mit 40 bis 42 ⁰C unter Rühren zugegebene

Das' homogene Reaktionsgemisch wird nach Erreichen der Gießtemperatur von 80 bis 85 ⁰C in die auf 120-5 C vorgeheizte und eingetrennte Form (z. B* Zyklondüse, Klauenkupplung, Gießschleuder) gegossen und zur Entfernung etwaiger Heftbläschen kurz abgeflammt«, Nach der Aushärtung wird der Gießling entformt und 24 Stunden bei 80 ⁰C getemperte Man erhält ein Polyurethan-Gießelastomer mit folgenden physikalischen Kennwerten:

Härte: Shore A	80	ί 5
Zugfestigkeit: MPa		35
Bruchdehnung: %		450
Weiterreißfestigkeit:	Ii/cm	350
Abrieb: mnr		60
Pormstandszeit: min		12 bis 16

Beispiel 2

2000 Teile eines Polyesteralkohols auf Basis Adipinsäure und Äthylenglykol, der zu 15 Gew«% aus einem Polyesteralkohol mit Urethanstrukturen, der durch Umesterung von Polyurethan*Produkten mit Esterstrukturen synthetisiert wurde, besteht, mit der OH-Zahl 56 und dem mittleren Molgewicht von 2000, 87 Teile Butandiol 1,4 und 30 Teile Trimethylolpropan, werden bei 80 bis 85 ⁰G unter Rühren 600 Teile 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat mit 40 bis 42 ⁰G zugegeben. Itfach Erreichen der Gießtemperatur von 85 bis 90 ⁰G wird das Gemisch in die auf 125 - 5 ⁰C vorgeheizte und eingetrennte Form gegossen« Räch der Aushärtung wird der Gießling entformt und 24 Stunden bei 80 ⁰G getempert. Es werden folgende physikalisch-mechanische Kennwerte erreicht:

Härte: Shore A 60 ί 5

Zugfestigkeit: 3SiPa 25

Bruchdehnung: % 400

Weiterreißfestigkeit: N/cm 60 Abrieb: mm 60

Formstandszeit: min 10 bis 15

Claims

Patentanspruch

Verfahren zur Herstellung von gießfähigen Polyurethan-Elastomeren nach dem One-Shot- oder Prepolymer-Verfahren, gemäß dem Polyurethan-Elastomere mit gegenüber bisher bekannten Verfahren verringerter Formstandszeit ohne Zusatz von Katalysatoren erhalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Polyesteralkohol auf Basis Adipinsäure und Glykol, wie Äthylenglykol, Butandiol, Hexandiol mit einem Molekulargewicht 800 bis 3500, vorzugsweise 1700 bis 2200 verwendet wird, der zu 1 bis 50 Gew. %, vorzugsweise 10 bis 25 Gew. %, aus einem Polyesteralkohol mit Urethanstrukturen, der durch Umesterung von Polyurethan-Produkten mit. Esterstrukturen, wie z. B. nicht normgerechten Gießelastomerformteilen, synthetisiert wurde, besteht.