DD298513A5 - CALH-RESISTANT POLYURETHANE TWIN COMPONENT SYSTEM FOR POLYURETHANE WITH IMPROVED WEAR RESISTANCE AND CONTINUOUS BENDING STRENGTH - Google Patents
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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}The invention relates to a cold-curing polyurethane two-component system for polyurethanes with improved wear resistance and flex life. The invention is suitable for the production of wear-resistant coverings and molded articles subject to flexural fatigue strength, in particular of membranes. Object and purpose of the invention are to produce by a suitable polyurethane two-component system consisting of a special polyol and a specific isocyanate component, polyurethanes with improved Verschleisszfestigkeit and flexural fatigue strength. According to the invention, the object is achieved by providing the polyol component from 59 to 75 parts by weight of a polyester alcohol of ethylene glycol, diethylene glycol, adipic acid, 12 to 22 parts by weight of a polyester alcohol of diethylene glycol, trimethylolpropane, adipic acid, 10 to 17 parts by weight of 1,4-butanediol, 1 to 5 parts by weight Sodium aluminosilicate with zeolite structure, 0.01 to 0.2 parts by weight of triethylenediamine, 0.1 to 0.2 parts by weight of acetylacetone and the isocyanate component of 85 to 93 parts by weight of diphenylmethane diisocyanate, 6 to 14 parts by weight of dipropylene glycol, 0.5 to 1.5 parts by weight of triethyl phosphate and 0 , 01 to 0.5 parts by weight of benzoyl chloride. {Polyurethane; Two-component system, cold-curing; Verschleiszfest; Dauerbiegebestaendigkeit; Membrane; belaege}
Description
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft ein kalthärtendes Polyurethanzweikomponentensystem mit verbesserten Kennwerten.The invention relates to a cold-curing polyurethane two-component system with improved characteristics.
Das Polyurethanzweikomponentensystem findet seine Anwendung sowohl in der Herstellung verschleißfester Beläge als auch in der Herstellung auf Dauerbiegung beanspruchter Formteile insbesondere von Membranen.The polyurethane two-component system finds its application both in the production of wear-resistant coverings and in the production of continuous bending of stressed molded parts, in particular of membranes.
Die fortschreitende technische Entwicklung auf dem Gebiet des isostatischen Fressens erfordert einen Werkstoff mit hoher Verschleiß- und Dauerbiegefestigkeit.The advancing technical development in the field of isostatic feeding requires a material with high wear and fatigue strength.
Aufgrund der Spezifik des Anwendungsfalles wird darüber hinaus ein Werkstoff gefordert, der unmittelbar am Anwendungsort herstellbar ist.Due to the specific nature of the application, moreover, a material is required which can be produced directly at the point of use.
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.It is known in the SYSpur reporter no. 23 (information step of VEB Synthesewerk Schwarzheide) known to produce highly wear-resistant polyurethanes using polyester alcohols, 1,4-butanediol and diphenylmethane diisocyanate and offer the industrial customer in the form of semi-finished or optionally molded parts. Despite high wear resistance, such products have significant deficiencies and cind for the concerns of isostatic pressing little suitable. Thus, the products mentioned can only be produced from a multicomponent system and its processing at high temperatures in hot molds. In addition, thin-walled moldings and coatings are due to the in. Seconds lying reaction time of the liquid reaction mixture and the required absolute freedom from bubbles of the polyurethane product can not be produced. In this context, DD-PS 221463 a method for the production of pourable polyurethane elastomers is known in which a Pclyesteralkohol based on adipic acid and a glycol in the molecular weight range of 800 to 3,500 preferably 1,700 to 2,200, to 1 to 50%, preferably % To 10% by weight of a polyester alcohol having urethane structures obtained by transesterification of polyurethane products with ester structures.
Nachteilig ist hier gleichfalls die hohe Reaktivität eines nur heißverarbeitbaren Mehrkomponentensystems, dessen Reaktionszeiten im Sekundenbereich liegen.The disadvantage here is likewise the high reactivity of a multicomponent system which can only be hot-worked and whose reaction times are in the range of seconds.
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.In addition to the heat-curing polyurethane systems, which have good mechanical properties but, as described, are not suitable for the intended use due to their processing properties, cold-curing two-component polyurethane systems are known. Such cold-curing two-component polyurethane systems are described in the Becker / Braun Kunststoffhandbuch Volume 7, Polyurethanes page 402ff. described. These are, optionally mineral-filled, polyether alcohols, polyether alcohol mixtures with proportions of low molecular weight diols and triols or of hydroxyl-containing natural substances as the polyol component and an isocyanate equivalent component in the form of, liquid at room temperature, isocyanate or isocyanate-containing reaction products.
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.These cold-curing two-component systems are technologically easy to process, but have the disadvantage that molded parts and coatings produced therefrom are not suitable for lower strength or increased abrasion and thus not suitable for the purposes of isostatic pressing in comparison to the above-described hot-curing products. According to the comments in the Becker / Braun Kunststoffhandbuch, Volume 7, page 411 ff. For these cold-curing two-component polyurethane systems, the use of polyester alcohols is possible, but due to high VisV Dsität or the fact that conventional polyester alcohols are present at room temperature in the solid state, not tea common.
Darüber hinaus ist keine Formulierung eines kalthärtenden Zweikomponentenpolyurethansystems bekannt, welche e.nen Po'yurethanformstoff liefert, der eine hohe Verschleiß- und Dauerbiegefestigkeit aufweist.Moreover, no formulation of a cold curing two-component polyurethane system is known which provides a polyurethane molding material having high wear and flex fatigue strength.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Ziel der Erfindung ist ein kalthärtendes Polyurethanzweikomponentensystem zu entwickeln, das sich zur Herstellung von Polyurethanen mit verbesserter Verschleiß- und Dauerbiegefestigkeit eignet.The object of the invention is to develop a cold-curing polyurethane two-component system which is suitable for the production of polyurethanes with improved wear and flex life.
Darlegung des Wosens der ErfindungExplanation of the invention
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.The object of the invention is to develop a two-component polyurethane system in the form of a specially composed polyol component and an isocyanate component of specific composition equivalent thereto.
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 vonAccording to the invention, the object is achieved in that the special polyol components from AA 59 to 75 parts by weight of a polyester alcohol from Ethylenglyl.ol, diethylene glycol, adipic acid in a molar ratio of the starting materials of about 1: 1: 1.8, an average molecular weight of about 000 g and a hydroxyl content of
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 einembis58mgKOH / g AB 12 to 22 parts by weight of a polyester alcohol of diethylene glycol, trimethylolpropane, adipic acid in a molar ratio of starting materials of about 16.2: 1.0: 15.6, an average molecular weight of about 2 390 g and a
Hydroxylgehalt von 57 bis 63 mgKOH/g AC 10bis17 Gewichtsteilen Butandiol-1,4Hydroxyl content of 57 to 63 mgKOH / g AC 10 to 17 parts by weight of 1,4-butanediol
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,AD Ibis 5 parts by weight of sodium aluminosilicate with zeolite structure AE 0.01 to 0.2 parts by weight of triethylenediamine 0.4g / g in 1,4-butanediol AF 0.01 to 0.2 parts by weight of acetylacetone, the specific isocyanate component of a reaction product of BA 85 to 93 parts by weight of diphenylmethanediisocyanate with BB 6 to 14 parts by weight of dipropylene glycol prepared in the presence of BC 0.5 to 1.5 parts by weight of triethyl phosphate and BD of 0.01 to 0.5 parts by weight of benzoyl chloride,
besteht und diose Isocyanatkomponente von 58 bis 77 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen Polyolkomponente verwendet wird.and the isocyanate component is used from 58 to 77 parts by weight per 100 parts by weight of the polyol component.
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.It has been found that this so composed polyurethane two-component system, with its specially tailored polyol and isocyanate component, provides a high-versatility denture polyurethane molding material while having the technological advantages of a room temperature processable polyurethane two-component system. Thus, the polyol component, resulting from this favorable composition, a low viscosity at room temperature and a reactivity, which allows both a problem-free processing in the casting process and thus the production of blow-free and lunkerfreier moldings, as well as their favorable curing behavior. Finally, machinability is given to commercial low pressure polyurethane two-component machines. The invention will be explained in more detail with the following embodiment.
Ausführungsbolsplel 1Execution badge 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.33.5 kg of a polyester alcohol of molecular weight 2000 g and a hydroxyl content of 56 mg / kg of adipic acid, ethylene glycol, diethylene glycol in a molar ratio of 1.8: 1: 1, 8.4 kg of adipic acid, diethylene glycol, are successively introduced into a corresponding mixing vessel with stirrer , Trimethylolpropane in the molar ratio of 15.6: 16.2: · 1.0 prepared polyester alcohol having a molecular weight of 2 390 g and a hydroxyl content of 60 mgKOH / g, 7 kg of a zeolite sodium aluminosilicate, 25 g of triethylenediamine to 0.4 g / g weighed in butanediol-1,4 and 50g acetylacetone and homogenized to a polyol component.
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.In a suitable mixing vessel with stirring and cooling device 45 kg of diphenylmethane diisocyanate are introduced in liquid form at a temperature of about 70 degrees Celsius. A mixture was previously prepared from 4.7 kg of dipropylene glycol, 285 g of triethylene phosphate and 15 g of benzoyl chloride in a corresponding vessel. This mixture is added to the Diphenylmethandiisocyant with stirring with simultaneous cooling. After about 1 hour, the reaction is complete and the reaction product is cooled by intensive cooling to room temperature. The polyol and isocyanate component obtained in each case is filled into the corresponding container of a Polyiirethanzweikomponentenverarbeitungsmaschine and their metering pumps to a ratio of 1.5: 1.0 in the Weight dosage of polyol adjusted to isocyanate component.
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.The liquid reaction mixture coming out of the mixing head of the polyire processing machine becomes, on the one hand, a preformed form of a membrane suitable for isostatic pressing of flatware, on the other hand a partially release mold, a die to be coated and a structure the stamp surface determining counterpart, filled. After about 1 hour, the membrane is removed from its mold and also removes the mold forming counterpart to the stamp.
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 FlachgeschirThe resulting membrane and also the coated stamp is subsequently tempered for about 2 hours at 80 degrees Celsius. The finished membrane and the coated stamp are installed in a plant for the production of flatware by isostatic pressing, whereby the membrane is stressed by alternating oil pressure on one side and ceramic material on the other side in continuous operation for wear and permanent bending. The stamp gives the flatware a decorative surface structure and simultaneously stresses the stamp coating on wear. With the membrane or the coated stamp 45,000 Abformungan of Flachgeschir
eingewogen und zu einer Polyolkomponente homogenisiert.weighed and homogenized to a polyol component.
verwendet. Die Verarbeitung dieses polyolseitig auf reine Polyetheralkoholen berührenden kalthärtendenused. The processing of this polyolseitig on pure polyether alcohols contacting cold-curing
vergleichbar.comparable.
durch isostatisches Pressen eingebaut und in analoger Weise g. .estet.incorporated by isostatic pressing and in an analogous manner g. .estet.
Claims (2)
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Family Applications (1)
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