DD298513A5 - Kalthaertendes polyurethanzweikomponentensystem fuer polyurethane mit verbesserter verschleissfestigkeit und dauerbiegefestigkeit - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein kalthaertendes Polyurethanzweikomponentensystem fuer Polyurethane mit verbesserter Verschleiszfestigkeit und Dauerbiegefestigkeit. Die Erfindung ist zur Herstellung verschleiszfester Belaege und auf Dauerbiegefestigkeit beanspruchter Formteile insbesondere von Membranen geeignet. Aufgabe und Ziel der Erfindung bestehen darin, durch ein geeignetes Polyurethanzweikomponentensystem, bestehend aus einer speziellen Polyol- und einer speziellen Isocyanatkomponente, Polyurethane mit verbesserter Verschleiszfestigkeit und Dauerbiegefestigkeit herzustellen. Erfindungsgemaesz wird die Aufgabe dadurch geloest, dasz die Polyolkomponente aus 59 bis 75 Gewichtsteilen eines Polyesteralkohols aus Ethylenglykol, Diethylenglykol, Adipinsaeure, 12 bis 22 Gewichtsteilen eines Polyesteralkohols aus Diethylenglykol, Trimethylolpropan, Adipinsaeure, 10 bis 17 Gewichtsteilen Butandiol 1,4, 1 bis 5 Gewichtsteilen Natriumalumosilikat mit Zeolithstruktur, 0,01 bis 0,2 Gewichtsteilen Triethylendiamin, 0,1 bis 0,2 Gewichtsteilen Acetylaceton und die Isocyanatkomponente aus 85 bis 93 Gewichtsteilen Diphenylmethandiisocyanat, 6 bis 14 Gewichtsteilen Dipropylenglykol, 0,5 bis 1,5 Gewichtsteilen Triethylphosphat und 0,01 bis 0,5 Gewichtsteilen Benzoylchlorid besteht.{Polyurethan; Zweikomponentensystem, kalthaertend; Verschleiszfest; Dauerbiegebestaendigkeit; Membran; Belaege}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein kalthärtendes Polyurethanzweikomponentensystem mit verbesserten Kennwerten.

Das Polyurethanzweikomponentensystem findet seine Anwendung sowohl in der Herstellung verschleißfester Beläge als auch in der Herstellung auf Dauerbiegung beanspruchter Formteile insbesondere von Membranen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Die fortschreitende technische Entwicklung auf dem Gebiet des isostatischen Fressens erfordert einen Werkstoff mit hoher Verschleiß- und Dauerbiegefestigkeit.

Aufgrund der Spezifik des Anwendungsfalles wird darüber hinaus ein Werkstoff gefordert, der unmittelbar am Anwendungsort herstellbar ist.

Es ist gemäß den Ausführungen im SYSpur-Reporter Nr. 23 (Informationsschritt des VEB Synthesewerk Schwarzheide) bekannt, hochverschleißfeste Polyurethane unter Verwendung von Polyesteralkoholen, Butandiol-1,4 und Diphenylmethandiisocyanat herzustellen und dem industriellen Abnehmer in Form von Halbzeugen oder gegebenenfalls Formteilen anzubieten. Trotz hoher Verschleißfestigkeit weisen solche Produkte erhebliche Mängel auf und cind für die Belange des isostatischen Pressens wenig geeignet. So sind die genannten Produkte nur aus einem Mehrkomponentensystem und dessen Verarbeitung bei hohen Temperaturen in heißen Formen herstellbar. Darüber hinaus sind dünnwandige Formteile und Beschichtungen aufgrund der im. Sekundenbereich liegenden Reaktionszeiten des flüssigen Reaktionsgemisches und der geforderten absoluten Blasenfreiheit des Polyurethanproduktes nicht herstellbar. In diesem Zusammenhang ist mit der DD-PS 221463 ein Verfahren zur Herstellung von gießfähigen Polyurethanelastomeren bekannt, bei dem ein Pclyesteralkohol auf Basis Adipinsäure und einem Glykol im Molekulargewichtsbereich von 800 bis 3 500 vorzugsweise 1 700 bis 2 200, der zu 1 bis 50% vorzugsweise 10 bis 25 Masseanteilen in % aus einem Polyesteralkohol mit Urethanstrukturen, gewonnen durch Umesterung von Polyurethanprodukten mit Esterstrukturen, enthält, verwendet wird.

Nachteilig ist hier gleichfalls die hohe Reaktivität eines nur heißverarbeitbaren Mehrkomponentensystems, dessen Reaktionszeiten im Sekundenbereich liegen.

Neben den heißhärtenden Polyurethansystemen, die zwar gute mechanische Eigenschaften aufweisen aber, wie beschrieben, aufgrund ihrer Verarbeitungseigenschaften für den vorgesehenen Verwendungszweck nicht geeignet sind, .sind kalthärtende Zweikomponentenpolyur6thansysteme bekannt. Solche kalthärtenden Zweikomponentenpolyurethansysteme sind im Becker/ Braun Kunststoffhandbuch Band 7, Polyurethane Seite 402ff. beschrieben. Es handelt sich hierbei um, gegebenenfalls mineralisch gefüllte, Polyetheralkohole, Polyetheralkoholgemische mit Anteilen von niedermolekularen Diolen und Triolen oder von hydroxylgruppenhaltigen Naturstoffen als Polyolkomponente und eine dazu äquivalente Isocyanatkomponente in Form von, bei Raumtemperatur flüssigen, Isocyanat oder isocyanatgruppenhaltigen Umsetzungsprodukten.

Diese kalthärtenden Zweikomponentensysteme sind technologisch gut verarbeitbar, weisen jedoch den Nachteil auf, dfß daraus hergestellte Formteile und Beschichtungen im Vergleich zu oben geschilderten heißhärtenden Produkten gerin· iere Festigkeiten bzw. erhöhten Abrieb und damit für die Belange des isostatischen Pressens nicht geeignet. Nach den Ausführungen im Becker/Braun Kunststoffhandbuch, Band 7, Seite 411 ff. ist für diese kalthärtenden Zweikomponentenpolyurethansysteme auch der Einsatz von Polyesteralkoholen möglich, jedoch aufgrund hoher VisV Dsität bzw. der Tatsache, daß übliche Polyesteralkohole bei Raumtemperatur im festen Aggregatzustand vorliegen, nicht tee misch üblich.

Darüber hinaus ist keine Formulierung eines kalthärtenden Zweikomponentenpolyurethansystems bekannt, welche e.nen Po'yurethanformstoff liefert, der eine hohe Verschleiß- und Dauerbiegefestigkeit aufweist.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein kalthärtendes Polyurethanzweikomponentensystem zu entwickeln, das sich zur Herstellung von Polyurethanen mit verbesserter Verschleiß- und Dauerbiegefestigkeit eignet.

Darlegung des Wosens der Erfindung

Der Erfindung liegt zur Erreichung des Zieles die Aufgabe zugrunde, ein Zweikomponentenpolyurethansystem in Form einer speziell zusammengesetzten Polyolkomponente und einer dazu äquivalenten Isocyanatkomponente spezieller Zusammensetzung zu entwickeln.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die spezielle Polyolkomponentn aus AA 59 bis 75 Gewichtsteilen eines Polyesteralkohols aus Ethylenglyl.ol, Diethylenglykol, Adipinsäure im molaren Verhältnis der Einsatzstoffe von ca. 1:1:1,8, einem mittleren Molgewicht von ca. 2 000 g und einem Hydroxylgehalt von

bis58mgKOH/g AB 12 bis 22 Gewichtsteilen eines Polyesteralkohols aus Diethylenglykol,Trimethylolpropan, Adipinsäure im molaren Verhältnis der Einsatzstoffe von ca. 16,2:1,0:15,6, einem mittleren Molgewicht von ca. 2 390 g und einem

Hydroxylgehalt von 57 bis 63 mgKOH/g AC 10bis17 Gewichtsteilen Butandiol-1,4

AD Ibis 5 GewichtsteilenNatriumalumosilikatmitZeolithstruktur AE 0,01 bis 0,2 Gewichtsteilen Triethylendiamin zu 0,4g/g in Butandiol-1,4 AF 0,01 bis 0,2 Gewichtsteilen Acetylaceton, dio spezielle Isocyanatkomponente aus einem Umsetzungsprodukt von BA 85bis93 Gewichtsteilen Diphenylmethandiisocyant mit BB 6 bis 14 Gewichtsteilen Dipropyienglykol, hergestellt in Anwesenheit von BC 0,5bis 1,5 GewichtsteilenTriethylphosphatund BD 0,01 bis0,5 Gewichtsteilen Benzoylchlorid,

besteht und diose Isocyanatkomponente von 58 bis 77 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen Polyolkomponente verwendet wird.

Es wurde gefunden, daß dieses so zusammengesetzte Polyurethanzweikomponentensystem, mit seiner speziell abgestimmten Polyol- und Isocyanatkomponente, einen hochversr.hleißfesten Polyurethanformstoff liefert und gleichzeitig die technologischen Vorteile eines bei Raumtemperatur verarbeitbaren Polyurethanzweikomponentensystems aufweist. So besitzt die Polyolkomponente, aus dieser günstigen Zusammensetzung resultierend, eine bei Raumtemperatur niedrige Viskosität und eine Reaktivität, die sowohl eine problemlose Verarbeitung im Gießverfahren und damit die Herstellung blasen- und lunkerfreier Formteile, als auch deren günstiges Aushärteverhalten ermöglicht. Schließlich ist eine maschinelle Verarbeitbarkeit auf handelsüblichen Niederdruckpolyurethanzweikomponentenmaschinan gegeben. Die Erfindung soll mit nachfolgendem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Ausführungsbolsplel 1

In ein entsprechendes Mischgefäß mit Rühreinrichtung werden nacheinander 33,5kg eines aus Adipinsäure, Ethyienglykol, Diethylenglykol im molaren Verhältnis von 1,8:1:1 hergestellten Polyesteralkohol des Molekulargewichtes 2000g und einem Hydroxylgehalt von 56mgKOH/g, 8,4kg eines aus Adipinsäure, Diethylenglykol, Trimethylolpropan im molaren Verhältnis von 15,6:16,2:·1,0 hergestellten Polyesteralkohol des Molekulargewichtes 2 390 g und einem Hydroxylgehalt von 60 mgKOH/g, 7 kg eines Natriumalumosilikates mit Zeolithstruktur, 25g Triethylendiamin zu 0,4 g/g in Butandiol-1,4 und 50g Acetylaceton eingewogen und zu einer Polyolkomponente homogenisiert.

In einem entsprechenden Mischgefäß mit Rühr- und Kühleinrichtung werden 45kg Diphenylmethandiisocyanat in flüssiger Form mit einer Temperatur von ca. 70Grad Celsius eingefüllt. In einem entsprechenden Gefäß wurden vorher aus 4,7 kg Dipropyienglykol, 285g Triethylenphosphat und 15g Benzoylchlorid ein Gemisch hergestellt. Dieses Gemisch wird dem Diphenylmethandiisocyant unter Rühren bei gleichzeitiger Kühlung zugesetzt. Nach ca. 1 Stunde ist die Reaktion abgeschlossen und das Umsetzungsprodukt wird durch intensive Kühlung auf Raumtemperatur abgekühlt Die jeweils erhaltene Polyol- und Isocyanatkomponente wird in die entsprechenden Behälter einer Polyiirethanzweikomponentenverarbeitungsmaschine gefüllt und deren Dosierpumpen auf ein Verhältnis von 1,5:1,0 bei der Gewichtsdosierung von Polyol· zu Isocyanatkomponente eingestellt.

Das aus dem Mischkopf der Polyire.nanverarbeltungsmaschine auetretende flüssige Reaktionsgemisch wird zum einen In eine vorher mit Trennmitteln versehena Form einer, zum Isostatischen Pressen von Flachgeschirr geeigneten Membran, zum anderen in eine partiell mit Trennmittel versehene Form, aus einem zu beschichtenden Stempel und einem die Struktur der Stempeloberfläche bestimmenden Gegenstück, gefüllt. Nach ca. 1 Stunde wird die Membran aus ihrer Form entnommen und auch das die Form bildende Gegenstück zum Stempel entfernt.

Die erhaltene Membran und auch der beschichtete Stempel wird nachfolgend ca. 2 Stunden bei 80 Grad Celsius getempert. Die fertige Membran und der beschichtete Stempel werden in eine Anlage zur Fertigung von Flachgeschirr durch isostatisches Pressen eingebaut, woboi die Membran durch wechselnden Öldruck auf der einen und Keramikmasse auf der anderen Seite im Dauerbetrieb auf Verschleiß und Dauerbiegung beansprucht wird. Durch den Stempel wird dem Flachgeschirr eine dekorative Oberflächenstruktur verliehen und gleichzeitig die Stempelbeschichtung auf Verschleiß beansprucht. Mit der Membran bzw. dem beschichteten Stempel sind 45 000 Abformungan von Flachgeschir

Verglelchsbeisplel In einem entsprechenden Mischgefäß mit Rühreinrichtung werden nacheinander 19,5kg eines Polyethers auf Basis Glyzerol/ Propylenoxid/Ethylenoxid Hydroxylzahl 36mgKOH/g, 4,5kg eines Polypropylenglykols Molekulargewicht 2000g/Mol, 3,0kg Butandiol-1,4,2,9kg eines Entwässerungsmittels auf Basis eines Natriumalumosilikats mit Zeolithstruktur zu 0,5kg/kg in einem Polyethergemisch der Hydroxylzahl 350mgKOH/g, 60g Triethylendiamin zu 0,33g/g in Dipropylonglykol und 15g Acetylaceton

eingewogen und zu einer Polyolkomponente homogenisiert.

Zu dieser Polyolkompononte wird verflüssigtes carbodimidmodifiziertesDiphenylmethandiisocyanat als Isocyanatkomponente

verwendet. Die Verarbeitung dieses polyolseitig auf reine Polyetheralkoholen berührenden kalthärtenden

Polyurethanzweikomponentensystems erfolgt analog Ausführungsbeispiel 1, wobei die Dosierpumpen der Polyurethanverarbeitungsmaschine auf ein Verhältnis von 2,24:1,0 bei der Gewichtsdosierung von Polyol zu Isocyanatkomponente eingestellt sind. Die durch analoge Verarbeitung erhaltene Membran bzw. Stempelbeschichtung weist die gleiche Härte auf wie die nach dem Ausführungsbeispiel 1 hergestellte Membran und Stempelbeschichtung (Härte: 84 Grad Shore A) und ist damit miteinander

vergleichbar.

Zu Vergleichszwecken wird die erhaltene Membran und der beschichtete Stempel in die Anlage zur Fertigung von Flachgeschirr

durch isostatisches Pressen eingebaut und in analoger Weise g. .estet.

Mit dieser Membran bzw. mit dem beschichteten Stempel aus einem bekannten kalthärtenden Polyurethanzweikomponentensystem sind 360 Abformungen möglich, wobei sich mit steigender Anzahl an Abformungen die Konturenwiedergabe verschlechtert.

Claims (2)

1. Kalthärtendes Polyurethanzweikomponentensystem für Polyurethane mit verbesserter Verschleiß- und Dauerbiegefestigkeit, bestehend aus einer speziellen Polyolkomponente und einer speziellen Isocyanatkomponente, dadurch gekennzeichnet, daß die spezielle Polyolkomponente aus

   AA 59 bis 75 Gewichtsteilen eines Polyesteralkohols aus Ethylenglykol, Diethylenglykol,

   Adipinsäure im molaren Verhältnis der Einsatzstoffe von 1:1::1,8, einem mittleren Molgewicht von ca. 2000 g und einem Hydroxylgehaltvon 53 bis 58mgKOH/g

   AB 12 bis 22 Gewichtsteilen eines Polyesteralkohols aus Diethylenglykol, Trimethylolpropan,

   Adipinsäure im molaren Verhältnis der Einsatzstoffe von ca. 16,2:1,0:15,6, einem mittlerem Molgewicht von ca.
2. 2 390 g und einem Hydroxylgehalt von 57 bis 63mgKOH/g

   AC 10 bis 17 Gewichtsteilen Butandiol-1,4

   AD Ibis 5 Gewic'^teilen NatriumaiumosilikatmitZoolithstruktur

   AE 0,01 bis 0,2 Gewichisioilen Triethylendiamin zu 0,4g/g in Butandiol-1,4 AF 0,01 bis 0,2 Gewichtsteilen Acetylaceton,

   und die spezielle Isocyanatkomponente aus einem Umsetzungsprodukt von

   BA 85 bis 93 Gewichtsteilen Diphenylmethandiisocyanat mit

   BB 6 bis 14 Gewichtsteilen Dipropylenglykol

   in Anwesenheit von

   BC 0,5bis 1,5 GewichtsteilenTriethylphosphat und

   BD 0,01 bis 0,5 Gewichtsteilen Benzoylchlorid,

   besteht und die Isocyanatkomponente in Anteilen von 58 bis 77 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen Polyolkomponente im Polyurethanzweikomponentensystem enthalten ist.