DE102015225456B4 - Thermoplastische Polyurethan-Zusammensetzung zum Spritzgießen und Verfahren zum Herstellen derselben - Google Patents

Thermoplastische Polyurethan-Zusammensetzung zum Spritzgießen und Verfahren zum Herstellen derselben Download PDF

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Abstract

Thermoplastische Polyurethan-Zusammensetzung zum Spritzgießen, enthaltend:von etwa 15 bis etwa 60 Gewichtsteile einer Isocyanatverbindung;von etwa 30 bis etwa 70 Gewichtsteile eines Ether enthaltenden Polyesterpolyols;von etwa 5 bis etwa 40 Gewichtsteile eines Kettenverlängerungsmittels; undvon etwa 0,1 bis etwa 5 Gewichtsteile einer multifunktionellen, auf Polydimethylsiloxan basierenden Verbindung,wobei die Isocyanatverbindung ein Molverhältnis von NCO zu OH von etwa 0,98 bis etwa 0,99 aufweist, undwobei die thermoplastische Polyurethan-Zusammensetzung zum Spritzgießen einen Schmelzflussindex von etwa 200 bis etwa 250 g/10 min (bei 165 °C und 2,16 kg) besitzt.

Description

  • Hintergrund
  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine thermoplastische Polyurethan-Zusammensetzung zum Spritzgießen sowie ein Verfahren zum Herstellen derselben. Genauer gesagt, betrifft die vorliegende Erfindung eine thermoplastische Polyurethan-Zusammensetzung zum Spritzgießen, die leicht spritzgegossen werden kann, da einem weichen Bereich Gleiteigenschaften verliehen werden, und die ausgezeichnete Eigenschaften im Hinblick auf Haltbarkeit, wie beispielsweise eine Beständigkeit gegen eine Wärmealterung und eine Lichtalterung sowie Abriebfestigkeit, besitzt und über ausgezeichnete Eigenschaften im Hinblick auf Stabilität, wie beispielsweise Eigenschaften, die ein geeignetes Verhalten beim Aufblasen eines Airbags ermöglichen, sowie Beschlagschutzeigenschaften, verfügt, wobei sie gleichzeitig angenehmen anzufassen ist und sich hervorragend prägen lässt, wenn ein Kettenverlängerungsmittel und eine multifunktionelle, auf Polydimethansiloxan basierende Verbindung mit einem Isocyanat und Ether enthaltenden Polyesterpolyol vermischt werden, und wobei sie auch von Nutzen dabei sein kann, die Verarbeitungsschritte zu vereinfachen, die Herstellungskosten zu senken und - da weniger Bauteile eingesetzt werden müssen - die Ausgestaltung einer Fertigungsanlage zu vereinfachen, wenn gegossene Artikel unter Einsatz der Zusammensetzung hergestellt werden, sowie ein Verfahren zum Herstellen derselben.
  • Stand der Technik
  • Ein Verfahren zum Verarbeiten eines weichen, hautartigen Materials für Stoßschutzpaneele an den Innenbauteilen eines Fahrzeugs beinhaltet Techniken, wie beispielsweise ein Vakuumformen, ein Pulver-Schalengießen (powder slush molding, PSM), ein Reaktionsspritzgießen (reaction injection molding, RIM), ein Laminatunterspritzen (laminate insert molding, LIM), ein Umwickeln mit Leder usw.. Das hautartige Material für die Paneele ist hierbei ein weiches Polster aus einem hautartigen Material, das über ein Kernmaterial und ein Polstermaterial aufgetragen wird.
  • Für die vorstehend beschriebenen Verarbeitungsverfahren stellt jedoch nur eine sehr begrenzte Auswahl an Materialien zur Verfügung und gleichzeitig treten die folgenden technischen Probleme auf. Insbesondere bei der Technik des Vakuumformens besteht das Problem darin, dass die Ausgestaltungsmöglichkeiten wenig flexibel sind und ausgefallene Prägemuster schwer umzusetzen sind.
  • Bei der PSM-Technik besteht das Problem in den hohen Herstellungskosten, da das Material nur unter größerem Aufwand herzustellen ist und die zu Beginn anfallenden Kosten zur Ausgestaltung der Fertigungsanlage hoch sind. Produkte, die mit der PSM-Technik hergestellt wurden, besitzen zwar den Vorteil, flexibel ausgestaltet werden zu können, Probleme bestehen jedoch darin, dass es nicht möglich ist, kleine Löcher, die sich wegen der verwendeten Aufschlämmung und deren Verhalten beim Gießen auf der Oberfläche bilden, vollständig zu entfernen und daher relativ viele unnötige Einschlüsse auftreten. Ein Nachteil besteht daneben in den sich aufgrund der relativ langen Dauer der Arbeitszyklen und der hohen Verarbeitungstemperatur ergebenden, hohen Energiekosten. Thermoplastische Polyurethane (TPU), die in PSM-Techniken eingesetzt werden sollen und die mit einem üblichen Polymerisierungsverfahren hergestellt wurden und nicht in einer wässrigen Dispersion polymerisiert wurden, besitzen noch den weiteren Nachteil, dass die Kosten für die Ausgangsmaterialien zunehmen können, wenn die TPU zum Erzeugen eines Pulvers zusätzlich noch im gefrorenen Zustand zu einem Pulver verarbeitet werden müssen.
  • Mit der RIM-Technik lassen sich in vorteilhafter Weise leichte, dünne und flexible Produkte einfach färben und formen, von Nachteil ist jedoch, dass - im Vergleich zu einer Spritztechnik - die Arbeitszyklen relativ lange dauern und die Ausgangsmaterialien teuer sind.
  • Die LIM-Technik, die erstmals von der Firma Visteon Corporation (USA) entwickelt wurde, ist eine Technik des integrierten Gießens, die das Vakuumformen einer Folie, auf der ein hautartiges Material/eine Schaumschicht auflaminiert ist, zum Herstellen eines hautartigen Materials, das Einbringen des hautartigen Materials in eine Spritzgussform für ein Schutzpolster und das Einspritzen eines Harzes in das hautartige Material zum Herstellen einer Stoßschutzpolsterung umfasst. Eine Schicht aus einem PP-Schaum besitzt jedoch den Nachteil, dass sie sich weniger gut anfühlen kann, weil sie den beim Einspritzen aufgebrachten Druck zu sehr komprimiert werden kann.
  • Eine Umwicklung mit Leder verleiht den Bauteilen im Innenraum zwar in vorteilhafter Weise ein edleres Aussehen, von Nachteil sind jedoch die hohen Arbeitskosten.
  • Probleme, die mit einer Technik zum Verarbeiten eines weichen, hautartigen Materials einhergehen, bei der eines der vorstehend beschriebenen Verfahren eingesetzt wird, bestehen in einer äußerst beschränkten Auswahl der einsetzbaren Materialarten und der großen Schwierigkeit, gleichartige Materialien zu finden, die über längere Zeit schön aussehen, bei hohen Temperaturen und gegen UV-Strahlen gut beständig sind, sich beim Aufblasen eines Airbags entsprechend richtig verhalten und sich gleichzeitig sowohl gut anfühlen als auch ein gutes Wohlgefühl vermitteln (niedrige VOC-Werte; VOC = volatile organic compounds = flüchtige organische Verbindungen).
  • Obwohl es Materialien gibt, die allen physikalischen Eigenschaften genügen, über längere Zeiträume haltbar sind, betriebssicher sind und sich gut anfühlen - alles Eigenschaften, die ein weiches, hautartiges Material für Stoßschutzpolster im Armaturenbrett haben muss - stehen daneben eine nur sehr wenige Materialien zu Verfügung, die sich als dünne Folien (1 mm) in hautartige Materialien für Armaturenbretter (instrument panel, IP) einspritzen lassen, ohne dass dabei Gasschlieren und Fließnähte sichtbar werden, die das optische Erscheinungsbild beeinträchtigen, und die kein Gussverfahren erfordern. Da die hautartigen Materialien für Armaturenbretter selbst dünn und relativ groß sind und Bereiche aufweisen, die schwer auszugestalten sind, wie beispielsweise gebogene Bereiche usw., können die üblicherweise eingesetzten Materialien aus thermoplastischen Harzen optisch wenig hermachen, da auf den Oberflächen der hautartigen Materialien für Armaturenbretter bei einem Spritzgießen der Harzmaterialien zu kurz gegossen werden kann und Gasschlieren, Fließnähte und eingefallene Stellen auftreten können.
  • Das registrierte koreanische Patent Nr. 0351742 offenbart einen gegossenen Artikel, der ein thermoplastisches Polyurethan enthält, das aus Ether enthaltenden Polyesterpolyolen besteht. Ein gegossener Artikel, der aus einem hautartigen Material für Armaturenbretter gebildet ist, das mit der PSM-Technik hergestellt wurde, besitzt jedoch den Nachteil, dass der Prozess zum Herstellen des hautartigen Materials kompliziert ist, die Herstellungskosten hoch sind und die zu Beginn anfallenden Kosten zum Aufbau der Fertigungsanlage hoch sind.
  • Daneben offenbart das registrierte koreanische Patent Nr. 0493231 eine Zusammensetzung zur Verbesserung der Beständigkeit von TPU für Armaturenbretter gegen Kratzer. Da ein Additiv jedoch nicht über chemische Bindungen in der Molekülstruktur eines TPU an dessen Ketten gebunden wird, kann es in den sich im Inneren oder außerhalb des hautartigen Materials befindenden Schaum abwandern. Die Zusammensetzung besitzt daher den Nachteil, dass die Beständigkeit gegen Kratzer und die Abriebfestigkeit im Verlauf der Zeit abnehmen.
  • Es besteht daher der Bedarf nach der Entwicklung neuartiger Materialien, die bei hohen Temperaturen und unter UV-Strahlen ausgezeichnet haltbar sind und sich spritzgießen lassen, während sie sich gleichzeitig sowohl gut anfühlen als auch ein Wohlgefühl vermitteln.
  • Die vorstehend in dem Abschnitt „Hintergrund“ offenbarten Angaben dienen lediglich dazu, den Hintergrund der Erfindung verständlicher zu machen und können daher Informationen enthalten, die keinen Stand der Technik bilden, wie er einem Durchschnittsfachmann in diesem Land bereits bekannt ist.
  • KR 100493231 B1 betrifft ein Formteil aus einem thermoplastischen Polyurethan, das ein Ether enthaltendes Polyesterpolyol enthält, welches verbesserte Kratzfestigkeit aufweist.
  • US 2002/0099162 A1 offenbart ein thermoplastisches Elastomer für ein Schneckenformverfahren (slush molding).
  • Zusammenfassung der Offenbarung
  • Die vorliegende Erfindung wurde in dem Bestreben gemacht, die vorstehend beschriebenen, mit dem Stand der Technik verbundenen Probleme zu lösen.
  • Um die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen, haben die Erfinder herausgefunden, dass sich eine Zusammensetzung, die ein thermoplastisches Polyurethan enthält („thermoplastische Polyurethan-Zusammensetzung“), leicht spritzgießen lässt, da aufgrund des Vorhandenseins von chemischen Bindungen in den Polyurethan-Molekülen einem weichen Bereich Gleiteigenschaften verliehen werden, und dass sie hervorragende Eigenschaften für gegossene Artikel, wie dass sie beispielsweise angenehm anzufassen ist und sich hervorragend prägen lässt, besitzt, über ausgezeichnete Eigenschaften im Hinblick auf Haltbarkeit, wie beispielsweise eine Beständigkeit gegen eine Wärmealterung und eine Lichtalterung sowie über Abriebfestigkeit, verfügt und ausgezeichnete Eigenschaften im Hinblick auf Stabilität, wie beispielsweise Eigenschaften, die ein geeignetes Verhalten beim Aufblasen eines Airbags ermöglichen, und Beschlagschutzeigenschaften, besitzt, wenn ein Kettenverlängerungsmittel und eine multifunktionelle, auf Polydimethylsiloxan basierende Verbindung mit einem Isocyanat und Ether enthaltenden Polyesterpolyol vermischt werden. Ausgehend von diesen Erkenntnissen wurde die vorliegende Erfindung fertiggestellt.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, eine thermoplastische Polyurethan-Zusammensetzung zum Spritzgießen bereitzustellen, die sich leicht spritzgießen lässt und deren Eigenschaften im Hinblick auf Haltbarkeit und Stabilität verbessert sind.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zum Herstellen einer thermoplastischen Polyurethan-Zusammensetzung zum Spritzgießen bereitzustellen, die die Verarbeitungsschritte vereinfachen kann, die Herstellungskosten senken kann und eine einfachere Ausgestaltung der Fertigungsanlage ermöglicht.
  • Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Verwendung der thermoplastischen Polyurethan-Zusammensetzung zum Spritzgießen eines gegossenen Artikels bereitzustellen, der aufgrund der Möglichkeit, daraus leichtere Fahrzeuge herstellen zu können, die Kraftstoffeffizienz steigern kann.
  • Die Aufgaben der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die vorstehend angegebenen Aufgaben beschränkt. Die Aufgaben der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgend angegebenen Beschreibung und werden mit Hilfe der in den beigefügten Ansprüchen und deren Kombinationen genannten Mittel umgesetzt.
  • Um die Aufgaben erfüllen zu können, schließt die vorliegende Erfindung folgende Ausführungsformen ein.
  • In einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine thermoplastische Polyurethan-Zusammensetzung zum Spritzgießen bereit, die von etwa 15 bis etwa 60 Gewichtsteile einer Isocyanatverbindung, von etwa 30 bis etwa 70 Gewichtsteile eines Ether enthaltenden Polyesterpolyols, von etwa 5 bis etwa 40 Gewichtsteile eines Kettenverlängerungsmittels und von etwa 0,1 bis etwa 5 Gewichtsteile einer multifunktionellen, auf Polydimethylsiloxan basierenden Verbindung enthält, wobei die Isocyanatverbindung ein Molverhältnis von NCO zu OH von etwa 0,98 bis etwa 0,99 aufweist, und wobei die thermoplastische Polyurethan-Zusammensetzung zum Spritzgießen einen Schmelzflussindex von etwa 200 bis etwa 250 g/10 min (bei 165 °C und 2,16 kg) besitzt.
  • In einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer thermoplastischen Polyurethan-Zusammensetzung zum Spritzgießen bereit, welches das erste Vermischen von etwa 30 bis etwa 70 Gewichtsteilen eines Ether enthaltenden Polyesterpolyols, von etwa 5 bis etwa 40 Gewichtsteilen eines Kettenverlängerungsmittels und von etwa 0,1 bis etwa 5 Gewichtsteilen einer multifunktionellen, auf Polydimethylsiloxan basierenden Verbindung, das Zugeben von etwa 15 bis etwa 60 Gewichtsteilen einer Isocyanatverbindung zu der beim ersten Vermischen erhaltenen Mischung und das zweite Vermischen der Isocyanatverbindung mit der Mischung, wobei die Isocyanatverbindung ein Molverhältnis von NCO zu OH von etwa 0,98 bis etwa 0,99 aufweist, das Aushärten des beim zweiten Vermischen erhaltenen Produkts und das Zerkleinern bzw. Pulverisieren des Produkts, das Vermischen von etwa 0,1 bis etwa 5 Gewichtsteilen eines gegen Licht stabilisierenden Mittels bzw. Fotostabilisierungsmittels mit 100 Gewichtsteilen des beim Zerkleinern erhaltenen, zerkleinerten Produkts und das Extrudieren der resultierenden Mischung und das Vermischen von etwa 0,1 bis etwa 2 Gewichtsteilen eines Pigmentes bzw. Farbstoffs mit dem beim Extrudieren erhaltenen Gemisch („Blend“) und das Färben der resultierenden Mischung umfasst, wobei die thermoplastische Polyurethan-Zusammensetzung zum Spritzgießen einen Schmelzflussindex von etwa 200 bis etwa 250 g/10 min (bei 165 °C und 2,16 kg) besitzt.
  • In einem noch weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung die Verwendung der thermoplastischen Polyurethan-Zusammensetzung zum Spritzgießen eines gegossenen Artikels bereit.
  • Im Folgenden sind weitere Aspekte und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung erläutert.
  • Ausführliche Beschreibung
  • Nachfolgend wird ausführlich auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug genommen. Obwohl die Erfindung anhand beispielhaft angegebener Ausführungsformen beschrieben wird, soll verstanden werden, dass die vorliegende Beschreibung die Erfindung nicht auf diese beispielhaft angegebenen Ausführungsformen einschränken soll. Vielmehr soll die Erfindung nicht nur die beispielhaft angegebenen Ausführungsformen, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und weitere Ausführungsformen abdecken, die vom eigentlichen Sinn und Umfang der Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, umfasst sein können.
  • In der Beschreibung der vorliegenden Erfindung wurde auf ausführlichere Angaben zum Stand der Technik verzichtet, wenn davon ausgegangen werden kann, dass diese den Kern der Erfindung nur unnötig verschleiern. Soweit nicht ausdrücklich anders angegeben ist, soll der Begriff „umfassend“ bzw. „einschließend“/„beinhaltend“ in der gesamten Beschreibung so verstanden werden, dass er das Vorhandensein bestimmter Elemente ausdrückt, das Vorhandensein weiterer Elemente jedoch nicht ausschließt.
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine thermoplastische Polyurethan-Zusammensetzung zum Spritzgießen bereit, die von etwa 15 bis etwa 60 Gewichtsteile einer Isocyanatverbindung, von etwa 30 bis etwa 70 Gewichtsteile eines Ether enthaltenden Polyesterpolyols, von etwa 5 bis etwa 40 Gewichtsteile eines Kettenverlängerungsmittels und von etwa 0,1 bis etwa 5 Gewichtsteile einer multifunktionellen, auf Polydimethylsiloxan basierenden Verbindung enthält.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die thermoplastische Polyurethan-Zusammensetzung zum Spritzgießen einen Schmelzflussindex von etwa 200 bis etwa 250 g/10 min (gemessen bei 165 °C und einer Last von 2,16 kg gemäß ISO 1133) auf, und kann physikalische Eigenschaften, wie beispielsweise eine Schergeschwindigkeit von etwa 8 000 s-1 oder mehr und eine Viskosität von etwa 20 Pa · s oder weniger, wenn bei einer Temperatur von etwa 180 °C eine Scherbelastung von etwa 147 100 Pa aufgebracht wird, aufweisen. Hierbei wird als Messinstrument ein Kapillarrheometer eingesetzt und die vorstehend angegebenen wärmetechnischen Kennwerte werden mit Hilfe eines Shimadzu CFT 500 mit einer Kolbenfläche von 1 cm2, einem Düsendurchmesser von 1 mm und einer Düsentiefe von 10 mm (L/D 1 mm : 10 mm) bestimmt.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können ein aromatisches Isocyanat, ein aliphatisches Isocyanat oder ein alicyclisches Isocyanat als Isocyanatverbindung eingesetzt werden. Genauer gesagt, kann wenigstens eine Verbindung, die aus der Gruppe, bestehend aus Diphenylmethandiisocyanat (MDI), Toluoldiisocyanat (TDI), Hexamethylendiisocyanat (HDI), Dicyclohexylmethandiisocyanat (H12MDI) und Isophorondiisocyanat (IPDI) ausgewählt ist, als Isocyanatverbindung eingesetzt werden.
  • Gemäß einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Isocyanatverbindung ein Molverhältnis von NCO zu OH von etwa 0,98 bis etwa 0,99 auf. Wenn das Molverhältnis von NCO zu OH der Isocyanatverbindung kleiner als etwa 0,98 ist, kann insbesondere die Einfüllrate aufgrund der geringeren Fließgeschwindigkeit abnehmen und beim Spritzgießen kann es zu einem zu kurzen Guss kommen. Wenn das Molverhältnis von NCO zu OH der Isocyanatverbindung andererseits größer als etwa 0,99 ist, sind zwar die Formbarkeit und das optische Erscheinungsbild gut, aufgrund der hohen Fließgeschwindigkeit kann jedoch die Zugfestigkeit abnehmen. Das Molverhältnis von NCO zu OH liegt daher bevorzugt in einem Bereich von etwa 0,98 bis etwa 0,99 und kann besonders bevorzugt etwa 0,985 betragen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Isocyanatverbindung in einer Menge von etwa 15 bis etwa 60 Gewichtsteilen enthalten. Wenn der Anteil der Isocyanatverbindung weniger als etwa 15 Gewichtsteile ausmacht, kann der harte Bereich in der Molekülstruktur des thermoplastischen Polyurethans (TPU) kleiner werden, was zu einer Abnahme des Schmelzpunkts und zu einer Reduktion der Wärmebeständigkeit führt. Wenn der Anteil der Isocyanatverbindung zum anderen größer als etwa 60 Gewichtsteile ist, kann sich der harte Bereich vergrößern, so dass die Härte übermäßig stark zunimmt und sich das Material weniger gut anfühlt.
  • Gemäß einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Ether enthaltende Polyesterpolyol, das hier zum Einsatz kommt, wenigstens eine Verbindung enthalten, die ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus einer multifunktionellen Carbonsäureverbindung, einer multifunktionellen Alkoholverbindung und einem Poly(tetramethylenether)glycol (PTMG). Insbesondere kann ein Ether enthaltendes Polyesterpolyol verwendet werden, das von etwa 40 bis etwa 80 Gewichtsteile der multifunktionellen Carbonsäureverbindung und von etwa 20 bis etwa 100 Gewichtsteile des Poly(tetramethylenether)glycols enthält. Daneben kann ein Ether enthaltendes Polyesterpolyol verwendet werden, das von etwa 30 bis etwa 70 Gewichtsteile der multifunktionellen Carbonsäureverbindung, von etwa 10 bis etwa 50 Gewichtsteile der multifunktionellen Alkoholverbindung und von etwa 20 bis etwa 60 Gewichtsteile des Poly(tetramethylenether)glycols enthält.
  • Gemäß einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die multifunktionelle Carbonsäureverbindung, die hier zum Einsatz kommen kann, wenigstens eine Verbindung enthalten, die ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Adipinsäure, Korksäure bzw. Suberinsäure, Abelinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Dodecandisäure und Trimersäure.
  • Gemäß einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die multifunktionelle Alkoholverbindung, die hier zum Einsatz kommen kann, wenigstens eine Verbindung enthalten, die ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus 1,4-Butylenglycol, Ethylenglycol, Butandiol, Hexandiol und Trimethylolpropan.
  • Gemäß einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Poly(tetramethylenether)glycol (PTMG) einen Hydroxylwert von etwa 50 bis etwa 600 mg KOH/g aufweisen. Wenn der Hydroxylwert des Poly(tetramethylenether)glycols kleiner als etwa 50 mg KOH/g ist, kann das Poly(tetramethylenether)glycol aufgrund des übermäßig hohen Molekülgewichts nicht chemisch an die Molekülstruktur des zu synthetisierenden Polyesterpolyols binden. Wenn der Hydroxylwert des Poly(tetramethylenether)glycols zum anderen größer als etwa 600 mg KOH/g ist, kann die Kristallinität des zu synthetisierenden Polyesterpolyols aufgrund des sehr kleinen Molekülgewichts abnehmen und infolge des abnehmenden Schmelzpunkts kann die Beständigkeit gegen eine Wärmealterung nach der Herstellung des TPU abnehmen. Der Hydroxylwert kann bevorzugt in einem Bereich von etwa 56,1 bis etwa 561 mg KOH/g liegen.
  • Gemäß einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Ether enthaltende Polyesterpolyol einen Hydroxylwert von etwa 1 bis etwa 250 mg KOH/g aufweisen. Wenn der Hydroxylwert kleiner als etwa 1 mg KOH/g ist, ist es insbesondere schwierig, das Kettenverlängerungsmittel und das Isocyanat für die Polymerisierung des TPU zu verrühren, da eine übermäßig hohe Viskosität auftritt, die eine Synthese des TPU unmöglich macht. Wenn der Hydroxylwert andererseits größer als etwa 250 mg KOH/g ist, können die Eigenschaften der amorphen Polyole zutage treten, so dass die Beständigkeit gegen eine Wärmealterung aufgrund der Abnahme des Schmelzpunktes nach der Herstellung des TPU reduziert sein kann. Bevorzugt kann der Hydroxylwert in einem Bereich von etwa 11 bis etwa 224 mg KOH/g liegen, wie z.B. von etwa 11,22 bis etwa 224,11 mg KOH/g.
  • Gemäß einer wiederum bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Ether enthaltende Polyesterpolyol in einer Menge von etwa 30 bis etwa 70 Gewichtsteilen enthalten. Wenn der Anteil des Ether enthaltenden Polyesters kleiner als etwa 30 Gewichtsteile ist, kann sich das Material weniger gut anfühlen, weil weniger weiche Bereiche vorhanden sind. Wenn der Anteil des Ether enthaltenden Polyesters andererseits größer als etwa 70 Gewichtsteile ist, kann der Schmelzpunkt des TPU aufgrund der geringeren Anzahl an harten Bereichen abnehmen und so zu einer geringeren Beständigkeit gegen eine Wärmealterung führen.
  • Gemäß einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Kettenverlängerungsmittel zugegeben werden, um die TPU-Moleküle zu verlängern und gleichzeitig die harten Bereiche auszubilden. Hierfür kann das Kettenverlängerungsmittel, das hier zum Einsatz kommen kann, wenigstens eine Verbindung enthalten, die ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus 1,4-Butylenglycol, Ethylenglycol, Diethylenglycol, Butandiol, Hexandiol, Trimethylolpropan und Poly(tetramethylenether)glycol.
  • Gemäß einer wiederum bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Kettenverlängerungsmittel in einer Menge von etwa 5 bis etwa 40 Gewichtsteilen enthalten. Wenn der Anteil des Kettenverlängerungsmittels kleiner als etwa 5 Gewichtsteile ist, kann aufgrund der geringeren Anzahl an harten Bereichen der Schmelzpunkt des TPU abnehmen, was zu einer geringeren Beständigkeit gegen Wärmealterung führt. Wenn der Anteil des Kettenverlängerungsmittels zum anderen mehr als etwa 40 Gewichtsteile ausmacht, kann sich das TPU weniger gut anfühlen, da zu viele harte Bereiche vorhanden sind.
  • Gemäß einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Verbindung, die durch die folgende Formel 1 wiedergegeben ist, als multifunktionelle, d.h. mit mehreren Funktionen versehene, auf Polydimethylsiloxan basierende Verbindung eingesetzt werden:
    Figure DE102015225456B4_0001
  • wobei n eine ganze Zahl in einem Bereich von etwa 4 bis etwa 138 ist.
  • Da die multifunktonelle, auf Polydimethylsiloxan basierende Verbindung in einer Additionspolymerisation chemisch an eine Molekülkette des TPU gebunden wird, können aufgrund der einer derartigen chemischen Verbindung innewohnenen Gleiteigenschaften insbesondere die Abriebfestigkeit und die Beständigkeit eines gefertigten Produkts (d.h. die Oberfläche des gefertigten Produkts) gegen Kratzer verbessert sein und auch die Verarbeitbarkeit beim Spritzen (die Lösbarkeit aus der Form) während des Einspritzprozesses kann verbessert sein. Ein Polydimethylsiloxandiol, das zwei multifunktionelle Hydroxylgruppen enthält, kann als multifunktionelle, auf Polydimethylsiloxan basierende Verbindung verwendet werden. Das Polydimethylsiloxandiol weist einen Hydroxylwert von etwa 18 bis etwa 28, z.B. 18,7 bis etwa 28,1 mg KOH/g, auf. Da das Polydimethylsiloxandiol die multifunktionellen Hydroxylgruppen enthält, kann das Polydimethylsiloxandiol daneben während des Polymerisierungsprozesses mit einem Isocyanat reagieren und chemisch an einen weichen Bereich des TPU binden, wodurch dieser gleitfähig wird und die thermischen Eigenschaften sichergestellt werden.
  • Als zum Teil kristallin vorliegendes Harz, das viele amorphe Bereiche aufweist, besitzt ein weiches TPU im Allgemeinen den Nachteil, dass seine Verarbeitbarkeit aufgrund seiner Klebe- bzw. Hafteigenschaften beim Formen zu verschiedenen gegossenen Artikeln reduziert sein kann. Aus diesem Grund müssen verschiedene außen und innen wirkende Schmiermittel eingesetzt werden, wobei jedoch häufig ein auf Silizium basierendes Additiv verwendet wird. Üblicherweise ist das auf Silizium basierende Additiv ein auf Polydimethyksiloxan (PDMS) basierendes Additiv. Ein solches auf Polydimethylsiloxan basierendes Additiv bewirkt eine Verbesserung der Verarbeitbarkeit und kann daneben auch hervorragend eine Erhöhung der Abriebfestigkeit eines gefertigten, gegossenen Artikels sowie der Beständigkeit des gefertigten, gegossenen Artikels gegen Kratzer bewirken. Wenn das auf Polydimethylsiloxan basierende Additiv eingesetzt wird, kann zwar die gewünschte Verbesserung der Verarbeitbarkeit, der Abriebfestigkeit und der Beständigkeit gegen Kratzer erreicht werden, es kann jedoch schwieirig sein, das Additiv unter wechselnden Bedingungen dauerhaft gleichmäßig in einer Matrix aus TPU zu verteilen, und das auf Polydimethylsiloxan basierende Additiv kann unter bestimmten Bedingungen zur Oberfläche der Matrix abwandern.
  • Da das in der vorliegenden Erfindung eingesetzte, auf Polydimethylsiloxan basierende Additiv an seinen beiden Enden Hydroxylgruppen als funktionelle Gruppen aufweist, kann das auf Polydimethylsiloxan basierende Additiv entsprechend mit einem Isocyanat in den Ausgangsmaterialien für die Herstellung des TPU reagieren, sodass eine Molekülstruktur ausgebildet wird, die als Matrix für das TPU dient, wodurch die vorstehend angegebenen Probleme, wie beispielsweise die Abwanderung, gelöst werden können. Das auf Polydimethylsiloxan basierende Additiv kann zwei funktionelle Gruppen enthalten. Wenn das auf Polydimethylsiloxan basierende Additiv nur eine funktionelle Gruppe besitzt, kann es nicht an eine Reihe aus TPU-Molekülen angefügt werden. Wenn das auf Polydimethylsiloxan basierende Additiv andererseits drei oder mehr funktionelle Gruppen besitzt, kann eine Vernetzung auftreten, wodurch sich die thermoplastischen Eigenschaften verschlechtern und die Formbarkeit abnimmt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die multifunktionelle, auf Polydimethylsiloxan basierende Verbindung einen Hydroxylwert von etwa 11 bis etwa 248 mg KOH/g aufweisen. Wenn der Hydroxylwert kleiner als etwa 11 mg KOH/g ist, kann das Molekülgewicht der multifunktionellen, auf Polydimethylsiloxan basierenden Verbindung zu groß sein, als dass es als reaktionsfähiges Ausgangsmaterial eingesetzt werden könnte, wobei es daher insbesondere nicht an einer Reaktion unter Ausbildung einer chemischen Bindung teilnehmen kann. Als Folge davon kann das Additiv bei der Polymerisierung an einer Oberfläche der Verbindung zusammenlaufen und im Laufe der Zeit kann dadurch die Abriebfestigkeit abnehmen. Wenn der Hydroxylwert größer als etwa 248 mg KOH/g ist, kann die multifunktionelle, auf Polydimethylsiloxan basierende Verbindung zum anderen aufgrund ihres geringen Molekülgewichts nicht so leicht einen weichen Bereich bilden und eine nur geringfügige Verbesserung der Beständigkeit eines gefertigten, gegossenen Artikels gegen Kratzer und der Abriebfestigkeit des gefertigten, gegossenen Artikels bewirken.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Auführungsform der vorliegenden Erfindung wird die multifunktionelle, auf Polydimethylsiloxan basierende Verbindung in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 5 Gewichtsteilen eingesetzt. Wenn der Anteil der multifunktionellen, auf Polydimethylsiloxan basierenden Verbindung kleiner als etwa 0,1 Gewichtsteile ist, kann aufgrund des zu geringen Anteils nicht der gewünschte Effekt der Verbesserung erreicht werden. Wenn der Anteil der multifunktionellen, auf Polydimethylsiloxan basierenden Verbindung zum anderen mehr als etwa 5 Gewichtsteile ausmacht, kann der Schmelzpunkt des weichen Bereichs abnehmen, was zu einer geringeren Beständigkeit gegen eine Wärmealterung führt.
  • Gemäß einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die thermoplastische Polyurethan-Zusammensetzung zum Spritzgießen einen Schmelzflussindex von etwa 200 bis etwa 250 g/10 min (bei 165 °C und 2,16 kg) auf. Wenn der Schmelzflussindex kleiner als etwa 200 g/10 min ist, kann es insbesondere passieren, dass zu kurz gegossen wird, da die Zusammensetzung aufgrund der geringeren Fluidströmung während des Spritzens der dünnen, hautartigen Folie nicht ausreichend genug eingefüllt wird. Wenn der Schmelzflussindex andererseits größer als etwa 250 g/10 min ist, können sich aufgrund des geringen Molekülgewichts des TPU die Langzeitstabilität und andere mechanische Eigenschaften verschlechtern.
  • Gemäß einer wiederum weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die thermoplastische Polyurethan-Zusammensetzung zum Spritzgießen ferner von etwa 0,1 bis etwa 5 Gewichtsteile eines Fotostabilisierungsmittels und von etwa 0,1 bis etwa 2 Gewichtsteile eines Farbstoff, bezogen auf 100 Gewichtsteile der thermoplastischen Polyurethan-Zusammensetzung, enthalten. Das Fotostabilisierungsmittel kann der thermoplastischen Polyurethan-Zusammensetzung insbesondere eine Beständigkeit gegen Licht verleihen, um diese gegen UV-Strahlen beständig zu machen. Hierfür kann ein UV-Absorptionsmittel, HALS oder eine Mischung davon als Fotostabilisierungsmittel verwendet werden. Daneben sollte ein Farbstoff zugegeben werden, wenn der gefertigte, gegossene Artikel gefärbt werden soll. Hierfür können die meisten anorganischen und organischen Farbstoffe oder Mischungen derselben als Farbstoff eingesetzt werden.
  • Ein Verfahren zum Herstellen einer thermoplastischen Polyurethan-Zusammensetzung zum Spritzgießen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das erste Vermischen von etwa 30 bis etwa 70 Gewichtsteilen eines Ether enthaltenden Polyesterpolyols, von etwa 5 bis etwa 40 Gewichtsteilen eines Kettenverlängerungsmittels und von etwa 0,1 bis etwa 5 Gewichtsteilen einer multifunktionellen, auf Polydimethylsiloxan basierenden Verbindung, das Zugeben von etwa 15 bis etwa 60 Gewichtsteilen einer Isocyanatverbindung zu der beim ersten Vermischen erhaltenen Mischung und das zweite Vermischen der Isocyanatverbindung mit der Mischung, das Aushärten des beim zweiten Vermischen erhaltenen Produkts und das Zerkleinern des Produkts, das Vermischen von etwa 0,1 bis etwa 5 Gewichtsteilen eines Fotostabilisierungsmittels mit etwa 100 Gewichtsteilen des beim Zerkleinern erhaltenen, zerkleinerten Produkts und das Extrudieren der resultierenden Mischung und das Vermischen von etwa 0,1 bis etwa 2 Gewichtsteilen eines Farbstoffes mit dem beim Extrudieren erhaltenen Gemisch und das Färben der resultierenden Mischung.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Ether enthaltende Polyesterpolyol hergestellt, indem etwa 30 bis etwa 70 Gewichtsteile einer multifunktionellen Carbonsäureverbindung, etwa 10 bis etwa 50 Gewichtsteile einer multifunktionellen Alkoholverbindung und etwa 20 bis etwa 60 Gewichtsteile Poly(tetramethylenether)glycol miteinander vermischt werden und die resultierende Mischung von Raumtemperatur auf etwa 140 bis 160 °C erwärmt wird. Anschließend wird die Mischung annähernd 60 bis 120 Minuten lang auf einer ersten Erwärmungstemperatur von etwa 150 °C gehalten, erneut von etwa 150 auf etwa 230 °C erwärmt und annähernd 10 bis 120 Minuten lang auf einer zweiten Erwärmungstemperatur von etwa 220 °C gehalten. Dann wird bei der zweiten Haltetemperatur ein Vakuum von etwa 650 bis etwa 760 mm Hg an die Mischung angelegt, wobei die Reaktion dann beendet ist, wenn der Säurewert der Mischung etwa 1 mg KOH/g oder weniger erreicht. Auf diese Weise kann ein Ether enthaltendes Polyesterpolyol mit einem Hydroxylwert von etwa 1 bis etwa 250 mg KOH/g zubereitet werden. Besonders bevorzugt kann das Ether enthaltende Polyesterpolyol mit einem Hydroxylwert von etwa 11 bis etwa 224 mg KOH/g, z.B. von etwa 11,22 bis etwa 224,11 mg KOH/g, zubereitet werden.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Vermischen beim ersten Vermischen unter Rühren bei einer Temperatur von etwa 30 bis etwa 100 °C über einen Zeitraum von 1 bis 10 Minuten durchgeführt werden, sodass die Polyolverbindung, das Kettenverlängerungsmittel und die multifunktionelle, auf Polydimethylsiloxan basierende Verbindung homogen bzw. gleichmäßig miteinander vermischt werden.
  • Gemäß einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Isocyanatverbindung beim zweiten Vermischen mit der beim ersten Vermischen erhaltenen Mischung mit einer Geschwindigkeit von etwa 300 bis etwa 1 000 rpm (rounds per minute, U/min) über einen Zeitraum von etwa 1 bis etwa 10 Minuten vermischt werden, so dass eine Polymerisierung erreicht werden kann. Beim zweiten Vermischen können die Isocyanatverbindung und das Ether enthaltende Polyesterpolyol im Wesentlichen zur Erzeugung von Polyurethan miteinander vermischt werden.
  • Gemäß einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Aushärten beim Aushärten und Zerkleinern bei einer Temperatur von etwa 60 bis etwa 140 °C über einen Zeitraum von etwa 1 bis etwa 48 Stunden erfolgen. Das nach dem Aushärten erhaltene Produkt kann bei einer Temperatur von etwa 0 °C oder weniger zerkleinert werden.
  • Gemäß einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können das Extrudieren und das Färben bei einer Temperatur von etwa 150 bis etwa 300 °C durchgeführt werden. Hierzu kann das zerkleinerte Produkt zu einem Pellet geformt werden, das durch die entsprechenden Prozesse des Zerkleinerns, Extrudierens und Färbens zu Produkten verarbeitet werden kann.
  • Die vorliegende Erfindung stellt indessen die Verwendung der thermoplastischen Polyurethan-Zusammensetzung zum Spritzgießen eines gegossenen Artikels bereit.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der gegossene Artikel als hautartiges Material für Bauteile für den Innenraum eines Fahrzeugs dienen. In diesem Fall kann das hautartige Material eine Dicke von etwa 0,1 bis etwa 10 mm, und bevorzugt von etwa 1 mm, aufweisen.
  • Die thermoplastische Polyurethan-Zusammensetzung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann deshalb leicht spritzgegossen werden, da aufgrund des Vorhandenseins von chemischen Bindungen in den Polyurethanmolekülen einem weichen Bereich Gleiteigenschaften verliehen werden, und kann ausgezeichnete Eigenschaften für einen gegossenen Artikel besitzen, wie beispielsweise angenehm anzufassen sein und sich hervorragend prägen zu lassen, über ausgezeichnete Eigenschaften im Hinblick auf Haltbarkeit, wie beispielsweise eine Beständigkeit gegen eine Wärmealterung und eine Lichtalterung sowie Abriebfestigkeit, verfügen und ausgezeichnete Eigenschaften im Hinblick auf Stabilität, wie beispielsweise Eigenschaften, die ein geeignetes Verhalten beim Aufblasen eines Airbags ermöglichen, und Beschlagschutzeigenschaften, besitzen, wenn ein Kettenverlängerungsmittel und eine multifunktionelle, auf Polydimethansiloxan basierende Verbindung mit einem Isocyanat und Ether enthaltenden Polyesterpolyol vermischt werden.
  • Daneben kann der aus der thermoplastischen Polyurethan-Zusammensetzung gebildete, gegossene Artikel im Vergleich zu hautartigen Materialien, die mit herkömmlichen Techniken hergestellt werden, selbst dann gleichbleibend gute Eigenschaften besitzen und optisch sehr ansprechend sein, wenn der gegossene Artikel mittels einer Spritztechnik hergestellt wurde. Der gegossene Artikel kann insbesondere von Nutzen sein, weil er die Verarbeitungsschritte vereinfacht, die Herstellungskosten reduziert und aufgrund von weniger Bauteilen die Ausgestaltung einer Fertigungsanlage vereinfacht, da nämlich kein Prozess erforderlich ist, bei dem ein Pulver erzeugt werden muss, wie dies bei herkömmlichen PSM-Techniken der Fall ist.
  • Da die thermoplastische Polyurethan-Zusammensetzung mit Hilfe einer Gusstechnik zu gegossenen Artikeln mit einer dünnen und gleichmäßigen Dicke ausgebildet wird, kann die thermoplastische Polyurethan-Zusammensetzung dabei von Nutzen sein, aufgrund einer Verringerung des Gewichts der gegossenen Artikel zu einer Verbesserung der Kraftstoffeffizienz beizutragen, wobei sie daneben zu einer Einsparung der Kosten und zu einer Reduktion des Abfalls beiträgt, da die gegossenen Artikel nur wenig Rückstand haben.
  • Im Folgenden werden eine oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die nachfolgend angegebenen Beispiele näher beschrieben. Die angegebenen Beispiele sollen jedoch nicht den Zweck und den Umfang der einen oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung einschränken.
  • Beispiele
  • Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung und sollen diese in keiner Weise einschränken.
  • Beispiel 1
  • 44 Gewichtsteile (50 kg) Adipinsäure, 20 Gewichtsteile (22,8 kg) 1,4-Butylenglycol und 36 Gewichtsteile (40,9 kg) Poly(tetramethylenether)glycol mit einem Hydroxylwert von 448,8 mg KOH/g wurden miteinander vermischt und die resultierende Mischung wurde anschließend von Raumtemperatur auf 150 °C erwärmt und annähernd 60 Minuten lang auf der ersten Erwärmungstemperatur von 150 °C gehalten. Danach wurde die Mischung erneut von 150 °C auf 230 °C erwärmt und dann annähernd 30 Minuten lang auf der zweiten Erwärmungstemperatur von 230 °C gehalten. Anschließend wurde bei der zweiten Erwärmungstemperatur ein Vakuum von 720 mm Hg an die Mischung angelegt und die Reaktion wurde dann beendet, wenn der Säurewert der Mischung 0,3 mg KOH/g oder weniger erreichte. Hierbei wurde ein Ether enthaltendes Polyesterpolyol mit einem Kondensationsgrad von 12,3 % und einem Hydroxylwert von 74,8 mg KOH/g hergestellt.
  • Als nächstes wurden 66,4 Gewichtsteile (71 kg) des Ether enthaltenden Polyesterpolyols, 8,2 Gewichtsteile (8,8 kg) 1,4-Butylenglycol und 0,93 Gewichtsteile (1 kg) eines Polydimethylsiloxandiols (mit einem Hydroxylwert von 22,44 mg KOH/g) miteinander vermischt und die resultierende Mischung wurde das erste Mal 3 Minuten lang bei 60 °C vermischt. Anschließend wurden 22,4 Gewichtsteile (24 kg) Hexymethylendiisocyanat (mit einem Molverhältnis von NCO zu OH von 0,985) zugegeben und dann mit einer Geschwindigkeit von 500 rpm (U/min) 3 Minuten lang ein zweites Mal vermischt, um ein polymerisiertes Produkt zu erhalten. Dann wurde das polymerisierte Produkt 8 Stunden lang bei 80 °C ausgehärtet. Anschließend wurde das polymerisierte Produkt bei einer Temperatur von 0 °C oder weniger zu Chips (Flocken) zerkleinert. Das zerkleinerte Produkt wurde bei 180 °C extrudiert und zu Pellets verarbeitet. Getrennt davon wurden 0,28 Gewichtsteile eines Antioxidationsmittels, 0,28 Gewichtsteile eines Anti-Hydrolyse-Mittels und 1,5 Gewichtsteile eines Fotostabilisierungsmittels auf einfache Weise miteinander vermischt und die resultierende Mischung wurde während der Herstellung des auf TPU basierenden Harzes zum Spritzgießen zugegeben. Als nächstes wurde die Mischung so behandelt, dass ein Pellet mit einem Schmelzflussindex von 210 g/10 min erhalten wurde, wie bei 165 °C und bei einer Last von 2,16 kg gemäß ISO 1133 gemessen wurde. Das erzeugte Pellet wurde mit 0,93 Gewichtsteilen (1 kg) eines schwärzlichen Farbstoffs vermischt und das resultierende Gemisch wurde bei 180 °C extrudiert, um Pellets zu erhalten. Aus den erhaltenen TPU-Pellets wurde mit Hilfe eines bekannten Spritzgussverfahrens ein hautartiges Material hergestellt. Ein gegossener Artikel, der ein Kernmaterial, ein Polstermaterial und das hautartige Material umfasst, wurde hergestellt und ein Teil des gegossenen Artikels wurde als Versuchsprobe eingesetzt.
  • Vergleichsbeispiel 1
  • Beim zweiten Vermischen in Beispiel 1 wurden 22,6 Gewichtsteile (24,15 kg) Hexamethylendiisocyanat (dessen Molverhältnis von NCO zu OH auf 0,991 erhöht worden war) zugegeben und es wurde ein TPU mit einem Schmelzflussindex von 132 mg/10 g, wie bei 165 °C und bei einer Last von 2,16 kg gemäß ISO 1133 gemessen wurde, hergestellt und spritzgegossen, so dass ein hautartiges Material erhalten wurde, von welchem ein Teil als Versuchsprobe eingesetzt wurde.
  • Vergleichsbeispiel 2
  • Beim zweiten Mischen in Beispiel 1 wurden 22,34 Gewichtsteile (23,85 kg) Hexamethylendiisocyanat (dessen Molverhältnis von NCO zu OH auf 0,979 reduziert worden war) zugegeben und es wurde ein TPU mit einem Schmelzflussindex von 298 mg/10 g, wie bei 165 °C und bei einer Last von 2,16 kg gemäß ISO 1133 gemessen wurde, hergestellt und spritzgegossen, so dass ein hautartiges Material erhalten wurde, von welchem ein Teil als Versuchsprobe eingesetzt wurde.
  • Vergleichsbeispiel 3
  • Eine TPU-Zusammensetzung wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei das in Beispiel 1 verwendete Polydimethylsiloxandiol im Vergleichsbeispiel 3 nicht zugemischt wurde. Anschließend wurde die TPU-Zusammensetzung spritzgegossen, so dass ein hautartiges Material erhalten wurde, von welchem ein Teil als Versuchsprobe eingesetzt wurde.
  • Vergleichsbeispiel 4
  • Eine TPU-Zusammensetzung wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei anstelle des in Beispiel 1 verwendeten Polydimethylsiloxandiols Luwax E-Pulver zugemischt wurde. Anschließend wurde die TPU-Zusammensetzung spritzgegossen, so dass ein hautartiges Material erhalten wurde, von welchem ein Teil als Versuchsprobe eingesetzt wurde. Das Luwax E-Pulver ist ein Wachs (erhältlich bei der Firma Clariant Korea Ltd.), das einen Ester von Montansäuren mit multifunktionellen Alkoholen als Produktbestandteil enthält.
  • Vergleichsbeispiel 5
  • Eine TPU-Zusammensetzung wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass 60,9 Gewichtsteile (63,3 kg) des Ether enthaltenden Polyesterpolyols, 10,6 Gewichtsteile (11 kg) des 1,4-Butylenglycols und 26,5 Gewichtsteile (27,5 kg) des 1,6-Hexamethylendiisocyanats, die jeweils auch in Beispiel 1 eingesetzt wurden, beim ersten Mal miteinander vermischt wurden, gleichzeitig jedoch kein Polydimethylsiloxan zugegeben wurde. Die TPU-Zusammensetzung wurde dann spritzgegossen, so dass ein hautartiges Material erhalten wurde, von welchem ein Teil als Versuchsprobe eingesetzt wurde. In Vergleichsbeispiel 5 wurde hierdurch ein TPU mit einer höheren Härte verwendet. Die Zunahme der Härte ergibt sich aus einer Abnahme des Anteils des Ether enthaltenden Polyesterpolyols in einer langen Kette, die Teil eines weichen Bereichs ist, und aus einer Zunahme der Anteile an Glycol, 1,4-Butylenglycol und Isocyanat (d.h. 1,6-Hexamethylendiisocyanat) in einer kurzen Kette, die Teil des harten Bereichs ist. Da das verwendete TPU hart ist, wurde in diesem Vergleichsbeispiel ein zusätzlicher Versuch durchgeführt, um zu überprüfen, ob das TPU die Verarbeitbarkeit effektiv verbessern konnte und die Beständigkeit eines gefertigten, gegossenen Artikels gegen Kratzer und dessen Abriebfestigkeit beim Spritzgießen steigern konnte.
  • Vergleichsbeispiel 6
  • Aus den gleichen Bestandteilen wie in Beispiel 1 wurde eine TPU-Zusammensetzung hergestellt. Anschließend wurde die TPU-Zusammensetzung mit Hilfe einer PSM-Gusstechnik anstelle des Spritzgießens spritzgegossen, um ein hautartiges Material zu erhalten, von welchem ein Teil als Versuchsprobe eingesetzt wurde.
  • Vergleichsbeispiel 7
  • Aus den gleichen Bestandteilen und auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 wurde eine TPU-Zusammensetzung hergestellt, außer dass ein Polydimethylsiloxandiol mit einem Hydroxylwert von 10 mg KOH/g anstelle des in Beispiel 1 verwendeten Polydimethylsiloxandiols mit einem Hydroxylwert von 22,44 mg KOH/g eingesetzt wurde. Anschließend wurde die TPU-Zusammensetzung mit Hilfe einer Spritzgusstechnik verarbeitet, um ein hautartiges Material zu erhalten, von welchem ein Teil als Versuchsprobe eingesetzt wurde.
  • Vergleichsbeispiel 8
  • Aus den gleichen Bestandteilen und auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 wurde eine TPU-Zusammensetzung hergestellt, außer dass ein Polydimethylsiloxandiol mit einem Hydroxylwert von 250 mg KOH/g anstelle des in Beispiel 1 verwendeten Polydimethylsiloxandiols mit einem Hydroxylwert von 22,44 mg KOH/g eingesetzt wurde. Anschließend wurde die TPU-Zusammensetzung mit Hilfe einer Spritzgusstechnik verarbeitet, um ein hautartiges Material zu erhalten, von welchem ein Teil als Versuchsprobe eingesetzt wurde.
  • Versuchsbeispiele
  • Versuchsbeispiel 1
  • Die im Beispiel 1 und in den Vergleichsbeispielen 1 bis 5 zubereiteten TPU-Zusammensetzungen wurden spritzgegossen und die zu Tage tretenden mechanischen Eigenschaften der TPU-Zusammensetzungen wurden, wie im Folgenden angegeben ist, bestimmt. Die mechanischen Eigenschaften der TPU-Zusammensetzungen wurden jeweils in eine Klasse von 5 bis 1 (1 ist die schlechteste und 5 die beste) eingeteilt, wie in den Tabellen 2 und 3 angegeben ist. Die Klemmkraft bzw. Anpresskraft einer Spritzgusseinrichtung betrug hierbei 3.000 Tonnen und die Größe eines spritzgegossenen Teils lag bei 1.500 mm × 500 mm × 1 mm (Länge × Breite × Höhe). Insgesamt waren 9 Angussstellen für das Spritzgießen als Angussstellen für Folien vorhanden. Die Angussstellen für das Spritzgießen wurden durch Heißkanalverschlussdüsen, welche mit einer Verzögerungssequenz betrieben werden können, miteinander gekoppelt. Die Verarbeitungsbedingungen für das Spritzgießen, das heißt Bedingungen, die so optimiert wurden, dass das optische Erscheinungsbild des gegossenen Artikels möglichst ansehnlich war, sind in der folgenden Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1
    Aspekt Einheit Beispiel 1 Vergleichsbeispiel
    1 2 3 4 5
    Temperatur der Düsen °C 180 180 180 180 180 180
    Temperatur des Zylinders °C 180 180 180 180 180 180
    Maximaler Einspritzdruck MPa 45 65 30 47 48 48
    Einspritzdauer s 2,7 2,7 2,7 2,7 2,7 2,7
    Abkühlzeit s 50 50 50 50 50 50
    Temperatur der Form °C 40 40 40 40 40 40
  • [Beurteilung der physikalischen Eigenschaften]
  • Die spezifische Dichte wurde gemäß einem nach ASTM D 792 spezifizierten Verfahren mit Hilfe eines Unter-Wasser-Substitutions-Verfahrens gemessen und die Härte wurde unter Verwenden einer Prüfeinrichtung zum Prüfen der Shore A-Härte gemäß den Standards nach ASTM D 2240 gemessen. Die Zugfestigkeit wurde mit Hilfe einer Messeinrichtung (erhältlich von der Firma Instron Co., Ltd.) gemäß den Standards nach ASTM D 412 gemessen, wobei die Last 5 kN betrug, die Probe eine hantelförmige Probe Nr. 3 war und die Zugviskosität auf 200 m/min eingestellt wurde.
  • Die erhaltenen, hautartigen Materialien wurden auf ihre Eigenschaften im Hinblick auf eine Beständigkeit gegen Kratzer hin untersucht. Die Beständigkeit gegen Kratzer wurde gemessen, indem das hautartige Material, das über eine gemäß SUS 403 hergestellte Kratzerspitze gezogen wurde, beobachtet wurde, wenn die Kratzerspitze einmal zerkratzt wurde, nachdem ein Gegengewicht von 300 g auf die Kratzerspitze aufgebracht worden war. Die Ergebnisse der Beurteilung des hautartigen Erscheinungsbildes wurden entsprechend des Ausmaßes der auf der Haut gebildeten Kratzer in fünf Stufen eingeteilt, von Stufe 1, bei der die Haut schwer beschädigt wurde, bis zu Stufe 5, bei der sich keine Beschädigung feststellen ließ.
  • Die erhaltenen, hautartigen Materialien wurden auf ihre Langzeitstabilität bzw. Dauerhaftigkeit (Beständigkeit gegen eine Wärmealterung und Beständigkeit gegen Lichtalterung) hin untersucht. Die Beständigkeit gegen eine Wärmealterung wurde untersucht, indem eine Alterung über 120 Stunden in einem Thermohygrostaten durchgeführt wurde und dann die Farbänderung mit Hilfe eines üblichen Kolorimeters gemessen wurde. Die Beständigkeit gegen eine Lichtalterung wurde untersucht, indem die Änderungen des Glanzes und der Farbe der Versuchsproben mit Hilfe einer Versuchseinrichtung mit höherer Beschleunigung zum Messen der Beständigkeit gegen Licht, Atlas CI 4000 Weather-O-meter mit Xenonbogenstrahlen beobachtet wurden. Hierbei wurde eine Probe bei einer freien Gesamtenergie an der Oberfläche von 126 MJ/m2 getestet, wobei folgende Versuchsbedingungen eingestellt wurden: ein Wellenlängenbereich von 300 bis 400 nm, eine Bestrahlungsstärke von 70 W/m2 und eine Temperatur an der Oberfläche von 89 °C.
  • Die erhaltenen, hautartigen Materialien wurde auf ihre Beständigkeit gegen eine Feuchtealterung untersucht. Die Beständigkeit gegen eine Feuchtealterung wurde mit Hilfe eines Thermohygrostaten gemessen, wobei die hautartigen Materialien 7 Tage lang unter den Bedingungen einer Temperatur von 50 ± 5 °C und einer relativen Feuchte von 95 ± 3 % gehalten wurden und das optische Erscheinungsbild der hautartigen Materialien miteinander verglichen wurde. Eine Schleierbildung bezeichnet hierbei einen weißlichen Zustand, der auftritt, wenn ein Teil eines Additivs oder eines Materials aus dem Inneren zu der hautartigen Schicht wandert oder eine Änderung des optischen Erscheinungsbildes, die auftritt, wenn fremdartige Substanzen auf die Oberfläche der hautartigen Schicht aufgebracht werden.
  • Die erhaltenen, hautartigen Materialien wurden auf ihre Abriebfestigkeit hin untersucht. Die Messung der Abriebfestigkeit wurde mit Hilfe eines Abriebversuchs nach Taber, der gemäß ASTM D 4060 spezifiziert ist, gemessen. Als Abrasionsrad wurde ein H18 verwendet, die Last betrug 1 kg, vorher wurde 100-mal eine Abrasion durchgeführt und die Rotationsgeschwindigkeit lag bei 60 U/min. Tabelle 2
    Aspekt Einheit Beispiel 1 Vergleichsbeispiel
    1 2 3 4 5
    Optisches Erscheinungsbild und Verarbeitbarkeit der spritzgegossenen Artikel Einfüllrate (Klasse) 5 4 (zum Teil zu kurz gegossen) 5 4 5 5
    Gasschlieren (Klasse) 5 5 4 5 4 5
    Fließnähte (Klasse) 5 4 3 5 5 4 (nur zum Teil gebildet)
    Eingefallene Stellen (Klasse) 5 5 5 5 4 5
    Lösbarkeit aus der Form 5 4 4 2 3 3
    Weitere - - - - - Die gegossenen Artikel sind hart
    Tabelle 3
    Aspekt Einheit Beispiel 1 Vergleichsbeispiel
    1 2 3 4 5
    Spezifische Dichte (ASTM D 792) - 1,13 1,13 1,13 1,13 1,13 1,13
    Härte (ASTM D 2240) Shore A 78 78 78 78 78 84
    Zugfestigkeit (ASTM D 412) kgf/cm2 121 121 82 102 105 135
    Beständigkeit gegen Kratzer Klasse 5 4 3 3 3 3
    Beständigkeit gegen Wärmealterung Änderung des Glanzes (%) 20 25 25 20 30 28
    ΔE 0,30 0,30 0,44 0,35 0,38 0,37
    Beständigkeit gegen Lichtalterung Änderung des Glanzes (%) 20 22 20 28 28 28
    Beständigkeit gegen Lichtalterung ΔE 0,75 0,75 0,80 0,65 0,70 0,68
    Beständigkeit gegen Feuchtealterung Änderung des Erscheinungsbildes (mit bloßem Auge erkennbar) keine keine keine keine Schleier keine
    Abriebfestigkeit (ASTM D 4060) Mg (Gewichts verlust) 20 30 45 160 155 150
  • Basierend auf den in den Tabellen 2 und 3 angegebenen Ergebnissen wurde die Änderung der Formbarkeit, die durch unterschiedliche Schmelzflussindices verursacht wurde, bei den Vergleichsbeispielen 1 und 2, bei denen die hautartigen Materialien einen Schmelzflussindex von 132 g/10 min bzw. 298 g/10 min besaßen, miteinander verglichen. Als Ergebnis zeigte sich, dass selbst unter optimalen Spritzgussbedingungen zu kurz gegossen wurde, da - bei Vergleichsbeispiel 1 - die Einfüllrate infolge der geringen Fließgeschwindigkeit abnahm. Bei Vergleichsbeispiel 2 zeigt sich daneben, dass die Formbarkeit mittels Spritzgießen und das optische Erscheinungsbild des hautartigen Materials eines gegossenen Artikels aufgrund der hohen Fließgeschwindigkeit gut waren, die Zugfestigkeit des hautartigen Materials jedoch um annähernd 20 % abnahm.
  • Ferner wurde ersichtlich, dass die Lösbarkeit des hautartigen Materials aus der Form beim Vergleichsbeispiel 3, bei dem kein Polydimethylsiloxandiol zugesetzt worden war, beim Spritzgießen aufgrund des Nicht-Vorhandenseins von Polydimethylsiloxandiol stark abnahm und ebenso die Beständigkeit des hautartigen Materials gegen Kratzer nur der Klasse 3 entsprach, was um einiges schlechter als diejenige des hautartigen Materials aus Beispiel 1 war, wobei die Abriebfestigkeit ebenfalls sehr klein war.
  • Daneben zeigte sich, dass die Lösbarkeit des hautartigen Materials aus der Form in Vergleichsbeispiel 4, bei dem anstelle von Polydimethylsiloxandiol Luwax E-Pulver verwendet wurde, etwas schlechter war und die Beständigkeit des hautartigen Material gegen Kratzer der Klasse 3 entsprach. Zudem wurde auch ersichtlich, dass das optische Erscheinungsbild des hautartigen Materials aufgrund von Schleierbildung nicht gut war und dass die Abriebfestigkeit des hautartigen Materials erheblich vermindert war.
  • Des Weiteren ließ sich erkennen, dass sich das hautartige Material, wenn die Härte des Harzes auf Basis von TPU auf annähernd Shore 6A erhöht wurde, ohne Polydimethylsiloxandiol einzusetzen, schlechter aus der Form lösen ließ und die Beständigkeit des hautartigen Materials gegen Kratzer als Klasse 3 wenig ausgeprägt war und die Abriebfestigkeit des hautartigen Materials stark reduziert war. Außerdem war zu erkennen, dass ein gegossener Artikel, der aus dem hautartigen Material gebildet wurde, aufgrund seiner großen Härte zu hart wurde, was dazu führte, dass er sich weniger gut anfühlte.
  • Zum anderen war ersichtlich, dass das hautartige Material aus dem Beispiel 1 - im Vergleich zu den hautartigen Materialien aus den Vergleichsbeispielen 1 bis 5 - das beste Erscheinungsbild zeigte, wenn es mit Hilfe einer Spritztechnik unter Verwenden eines hautartigen Materials für ein Stoßschutzpolster für Armaturenbretter gegossen wurde, und eine gute Verarbeitbarkeit zum Spritzen, einschließlich einer guten Lösbarkeit aus der Form, zeigte. Auch war zu erkennen, dass sich das hautartige Material aufgrund seiner geringen Härte gut anfühlte und dass alle anderen physikalischen Eigenschaften des hautartigen Materials ausgezeichnet waren und den Standardanforderungen für Fahrzeuge entsprachen. Zudem wurde festgestellt, dass die Beständigkeit des hautartigen Materials gegen Kratzer der Klasse 5 entsprach und das hautartige Material daher direkt metallisiert werden konnte. Da die Armaturenbretter von Fahrzeugen im Allgemeinen mehr Sonnenlicht ausgesetzt sind als andere Fahrzeugteile, können Polymere abgebaut werden. Die Beständigkeit gegen eine Wärmealterung und die Beständigkeit gegen eine Lichtalterung stellen daher besonders wichtige Parameter bei der Beurteilung dar.
  • Versuchsbeispiel 2
  • Die hautartigen Materialien wurden unter Verwenden der TPU-Zusammensetzungen mit verschiedenen Schmelzflussindices, die im Beispiel 1 und im Vergleichsbeispiel 6 zubereitet worden waren, hergestellt und die Dicken der hautartigen Materialien wurden miteinander verglichen. Die Ergebnisse sind in der nachfolgend angegebenen Tabelle 4 aufgeführt. Tabelle 4
    Aspekt Versuch Nr. Beispiel 1 Vergleichsbeispiel 6
    Dicke (mm) 1 0,98 1,10
    2 0,99 1,05
    3 0,99 1,00
    4 0,97 1,20
    5 0,98 1,10
    Durchschnitt 0,98 1,09
  • Anhand der in der Tabelle 4 angegebenen Ergebnissen ließ sich erkennen, dass das hautartige Material aus dem Beispiel 1 anders als dasjenige aus dem Vergleichsbeispiel 6 dünn und von gleichmäßiger Dicke war. Infolgedessen ließ sich feststellen, dass das hautartige Material aus dem Beispiel 1 effektiv zur Herstellung leichter Fahrzeuge beitragen konnte, aufgrund der Gewichtsreduktion der Fahrzeuge Kosten einsparen helfen konnte und eine Senkung der Abfallmenge begünstigen konnte. Ferner war ersichtlich, dass das hautartige Material aus dem Beispiel 1 effektiv das optische Erscheinungsbild verbessern konnte, da keine Löcher gebildet wurden, und dass eine Fehlerquote, die sich durch Auslaufen einer schaumförmigen Lösung während der Herstellung ergab, im Vergleich zu dem hautartigen Material aus dem Vergleichsbeispiel 6, das unter Einsatz einer PSM-Technik hergestellt wurde, reduziert werden konnte.
  • Versuchsbeispiel 3
  • Ein Kernmaterial und ein Polstermaterial wurden mit dem hautartigen Material, das durch Spritzgießen der in Beispiel 1 hergestellten TPU-Zusammensetzung erhalten wurde, verbunden, um eine Schutzpolstereinheit für ein Armaturenbrett zu erhalten. Anschließend wurde die Schutzpolstereinheit für das Armaturenbrett in einem Aufblasversuch für einen Airbag unter den in der nachfolgend angegebenen Tabelle 5 aufgelisteten Bedingungen getestet (entsprechend den Aufblasversuchen, die von der Hyundai Motor Co., Ltd. und der Kia Motors Corporation definiert wurden). Die Ergebnisse sind in der unten stehenden Tabelle 6 angegeben. Tabelle 5
    Aspekt Ausfblasversuch (Vergleichslinie) Überprüfung nach einer Exposition in der Umgebung (Überprüfung der Wärmebeständigkeit) Überprüfung der Wärmealterung
    Versuchsablauf - -35 °C (6H) → 21 °C, 95 % (6H) →71 °C, 75 % (6H) →105 °C (6H) = ein Zyklus (insgesamt 14 Zyklen) Erster Zyklus = Temperatur, Feuchtigkeit und Vibrationen (in einer Maschine) und 14. Zyklus = Temperatur und Feuchtigkeit wird 400 Stunden lang bei 105 °C gehalten und dann 8 Stunden lang bei 21 °C gehalten
    Bedingungen der Exposition Wird 4 Stunden lang bei einer niedrigen Temperatur von -35 °C (-30 °C), bei Raumtemperatur von 21 °C und einer hohen Temperatur von 85 °C gehalten und dann dort 3 Minuten lang gehalten
    Tabelle 6
    Aspekt Versuche Beispiel 1
    Aufblasversuch für einen Airbag Aufblasversuch (Vergleichslinie) normales Verhalten
    Überprüfung nach der Exposition in der Umgebung (Überprüfung der Wärmebeständigkeit) normales Verhalten
    Überprüfung der Wärmealterung normales Verhalten
  • Basierend auf den in der Tabelle 6 angegebenen Ergebnissen zeigte sich, dass sich alle Materialien während des Aufblasversuchs für einen Airbag, bei der Überprüfung nach ihrer Exposition in der Umgebung und bei der Überprüfung ihrer Wärmealterung, die jeweils zur Beurteilung ihrer Verwendbarkeit bei Airbags durchgeführt wurden, entsprechend normal verhielten. Es ließ sich feststellen, dass sich die Stoßschutzpolster im Aufblasversuch für einen Airbag gut öffnen ließen, wenn ein gefertigter, gegossener Artikel, der die TPU-Zusammensetzung enthielt, in einem Stoßschutzpolster verwendet wurde.
  • Versuchsbeispiel 4
  • Mit den hautartigen Materialien, die durch Spritzgießen der in Beispiel 1 hergestellten TPU-Zusammensetzung erhalten wurden, wurde ein von der Hyundai Motor Co., Ltd. und der Kia Motors Corporation definierter Beschlagschutztest durchgeführt. Der Beschlagschutztest wurde durchgeführt, indem 5 g eines hautartigen Materials 5 Stunden lang auf 100 °C gehalten wurden und eine spiegelartige Trübung gemessen wurde, wobei der obere Bereich versiegelt blieb. Als Trübungsmesser wurde hierbei HAZE-GARDII verwendet, das von der Firma Toyoseiki erhältlich ist. Tabelle 7
    Aspekt Versuch Nr. Beispiel 1
    Beschlagschutztest 1 0,38
    2 0,55
    3 0,78
    Durchschnitt 0,57
  • Anhand der in der Tabelle 7 angegebenen Ergebnissen ließ sich erkennen, dass der in Beispiel 1 hergestellte, gegossene Artikel laut dem beim Beschlagschutztest in Dreifachbestimmung erhaltenen durchschnittlichen Wert ein gutes Beschlagschutzverhalten zeigt, wobei festgestellt wurde, dass, wenn der Beschlagschutztest bei dem gegossenen Artikel durchgeführt wurde, der größte Wert unter der oberen Grenze einer Vergleichslinie eines herkömmlichen Fahrzeugs liegt (Vergleichslinie der Hyundai Motor MS von 3 oder weniger). Infolgedessen konnte festgestellt werden, dass der in Beispiel 1 hergestellte, gegossene Artikel ein gutes Beschlagschutzverhalten besaß.
  • Versuchsbeispiel 5
  • Die hautartigen Materialien, die durch Spitzgießen der im Beispiel 1 und in den Vergleichsbeispielen 7 und 8 hergestellten TPU-Zusammensetzung erhalten wurden, wurden auf ihre Beständigkeit gegen Kratzer und auf ihre Abriebfestigkeit untersucht. Die Ergebnisse sind in der nachstehend angegebenen Tabelle 8 aufgelistet. Tabelle 8
    Aspekt Einheit Beispiel 1 Vergleichsbeispiel 7 Vergleichsbeispiel 8
    Beständigkeit gegen Kratzer Klasse 5 4 3
    Abriebfestigkeit (ASTM D 4060) Mg (Gewichtsverlust) 20 29 35
    Abriebfestigkeit (ASTM D 4060) (die Probe wurde 120 Tage auf Raumtemperatur gehalten und dann gemessen) MG (Gewichtsverlust) 21 38 44
    Weitere Anmerkungen - - Polydimethylsiloxandiol läuft an der Oberfläche des polymerisierten Produkts zusammen -
  • Anhand der in der Tabelle 8 angegebenen Ergebnisse ist zu erkennen, dass bei Vergleichsbeispiel 7, bei dem der Hydroxylwert des Polydimethylsiloxandiols außerhalb des Bereichs von 11 bis 248 mg KOH/g lag, ein Zusammenlaufen des Additivs an einer Oberfläche des polymerisierten Produkts auftrat und die Abriebfestigkeit abnahm. Daneben konnte bestätigt werden, dass die Beständigkeit gegen Kratzer und die Abriebfestigkeit des hautartigen Materials aus dem Vergleichsbeispiel 8 beim Einsatz des hautartigen Materials abnahmen. Zudem konnte auch bestätigt werden, dass die Beständigkeit gegen Kratzer und die Abriebfestigkeit des hautartigen Materials aus dem Beispiel 1 die gewünschten Standardanforderungen erfüllten.
  • Es ließ sich feststellen, dass die in Beispiel 1 zubereitete TPU-Zusammensetzung leicht spritzgegossen werden kann, da aufgrund des Vorhandenseins von chemischen Bindungen in den Polyurethanmolekülen einem weichen Bereich Gleiteigenschaften verliehen werden, und ausgezeichnete Eigenschaften für einen gegossenen Artikel besitzt, wie beispielsweise angenehmen anzufassen ist und sich hervorragend prägen lässt, und ausgezeichnete Eigenschaften im Hinblick auf Haltbarkeit, wie beispielsweise eine Beständigkeit gegen eine Wärmealterung und eine Lichtalterung sowie Abriebfestigkeit, besitzt und über ausgezeichnete Eigenschaften im Hinblick auf Stabilität, wie beispielsweise Eigenschaften, die ein geeignetes Verhalten beim Aufblasen eines Airbags ermöglichen, und Beschlagschutzeigenschaften, verfügt, wenn ein Kettenverlängerungsmittel und eine multifunktionelle, auf Polydimethansiloxan basierende Verbindung mit einem Isocyanat und Ether enthaltenden Polyesterpolyol vermischt werden.
  • Die thermoplastische Polyurethan-Zusammensetzung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann leicht spritzgegossen werden, da aufgrund des Vorhandenseins von chemischen Bindungen in den Polyurethanmolekülen einem weichen Bereich Gleiteigenschaften verliehen werden, und besitzt ausgezeichnete Eigenschaften für einen gegossenen Artikel, wie beispielsweise sich angenehmen anfassen zu lassen ist und sich hervorragend prägen zu lassen, und verfügt über ausgezeichnete Eigenschaften im Hinblick auf Haltbarkeit, wie beispielsweise eine Beständigkeit gegen eine Wärmealterung und eine Lichtalterung sowie Abriebfestigkeit, und verfügt über ausgezeichnete Eigenschaften im Hinblick auf Stabilität, wie beispielsweise Eigenschaften, die ein geeignetes Verhalten beim Aufblasen eines Airbags ermöglichen, und Beschlagschutzeigenschaften, wenn ein Kettenverlängerungsmittel und eine multifunktionelle, auf Polydimethansiloxan basierende Verbindung mit einem Isocyanat und Ether enthaltenden Polyesterpolyol vermischt werden.
  • Daneben kann der aus der thermoplastischen Polyurethan-Zusammensetzung gebildete, gegossene Artikel im Vergleich zu hautartigen Materialien, die mit herkömmlichen Techniken hergestellt wurden, selbst dann gleichbleibend gute Eigenschaften besitzen und ansehnlich sein, wenn der gegossene Artikel mit Hilfe einer Spritztechnik hergestellt wird. Der gegossene Artikel kann insbesondere von Nutzen sein, da er Verarbeitungsschritte vereinfacht, die Herstellungskosten reduziert und aufgrund von weniger Bauteilen die Ausgestaltung einer Fertigungsanlage vereinfacht, da nämlich kein Prozess erforderlich ist, bei dem ein Pulver erzeugt werden muss, wie dies bei herkömmlichen PSM-Techniken der Fall ist.
  • Da die thermoplastische Polyurethan-Zusammensetzung durch eine Gießtechnik ferner zu gegossenen Artikeln mit einer dünnen und gleichmäßigen Dicke ausgebildet wird, kann die thermoplastische Polyurethan-Zusammensetzung dabei von Nutzen sein, aufgrund einer Verringerung des Gewichts der gegossenen Artikel zu einer Verbesserung der Kraftstoffeffizienz beizutragen und daneben helfen, Kosten einzusparen und Abfall zu reduzieren, da die gegossenen Artikel nur wenig Rückstand haben.
  • Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen derselben ausführlich beschrieben. Ein Fachmann wird jedoch erkennen, dass an diesen Ausführungsformen Änderungen vorgenommen werden können, ohne dabei von den Grundlagen und dem eigentlichen Sinn der Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen und deren Äquivalenten definiert ist, abzuweichen.

Claims (15)

  1. Thermoplastische Polyurethan-Zusammensetzung zum Spritzgießen, enthaltend: von etwa 15 bis etwa 60 Gewichtsteile einer Isocyanatverbindung; von etwa 30 bis etwa 70 Gewichtsteile eines Ether enthaltenden Polyesterpolyols; von etwa 5 bis etwa 40 Gewichtsteile eines Kettenverlängerungsmittels; und von etwa 0,1 bis etwa 5 Gewichtsteile einer multifunktionellen, auf Polydimethylsiloxan basierenden Verbindung, wobei die Isocyanatverbindung ein Molverhältnis von NCO zu OH von etwa 0,98 bis etwa 0,99 aufweist, und wobei die thermoplastische Polyurethan-Zusammensetzung zum Spritzgießen einen Schmelzflussindex von etwa 200 bis etwa 250 g/10 min (bei 165 °C und 2,16 kg) besitzt.
  2. Thermoplastische Polyurethan-Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Isocyanatverbindung wenigstens eine Verbindung enthält, die ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Diphenylmethandiisocyanat (MDI), Toluoldiisocyanat (TDI), Hexamethylendiisocyanat (HDI), Dicyclohexylmethandiisocyanat (H12MDI) und Isophorondiisocyanat (IPDI).
  3. Thermoplastische Polyurethan-Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Ether enthaltende Polyesterpolyol wenigstens eine Verbindung enthält, die ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus einer multifunktionellen Carbonsäureverbindung, einer multifunktionellen Alkoholverbindung und Poly(tetramethylenether)glycol (PTMG).
  4. Thermoplastische Polyurethan-Zusammensetzung nach Anspruch 3, wobei die multifunktionelle Carbonsäureverbindung wenigstens eine Verbindung enthält, die ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Adipinsäure, Korksäure, Abelinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Dodecandisäure und Trimersäure.
  5. Thermoplastische Polyurethan-Zusammensetzung nach Anspruch 3, wobei die multifunktionelle Alkoholverbindung wenigstens eine Verbindung enthält, die ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus 1,4-Butylenglycol, Ethylenglycol, Butandiol, Hexandiol und Trimethylpropan.
  6. Thermoplastische Polyurethan-Zusammensetzung nach Anspruch 3, wobei das Poly(tetramethylenether)glycol (PTMG) einen Hydroxylwert von etwa 40 bis etwa 600 mg KOH/g aufweist.
  7. Thermoplastische Polyurethan-Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Ether enthaltende Polyesterpolyol einen Hydroxylwert von etwa 1 bis etwa 250 mg KOH/g aufweist.
  8. Thermoplastische Polyurethan-Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Kettenverlängerungsmittel wenigstens eine Verbindung enthält, die ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus 1,4-Butylenglycol, Ethylenglycol, Diethylenglycol, Butandiol, Hexandiol, Trimethylolpropan und Poly(tetramethylenether)glycol.
  9. Thermoplastische Polyurethan-Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die multifunktionelle, auf Polydimethylsiloxan basierende Verbindung eine Verbindung ist, die durch die folgende Formel 1 wiedergegeben ist:
    Figure DE102015225456B4_0002
    in der n eine ganze Zahl in einem Bereich von etwa 4 bis etwa 138 ist.
  10. Thermoplastische Polyurethan-Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die multifunktionelle, auf Polydimethylsiloxan basierende Verbindung einen Hydroxylwert von etwa 11 bis etwa 248 mg KOH/g aufweist.
  11. Thermoplastische Polyurethan-Zusammensetzung nach Anspruch 1, ferner enthaltend, bezogen auf 100 Gewichtsteile der thermoplastischen Polyurethan-Zusammensetzung zum Spritzgießen, von etwa 0,1 bis 5 Gewichtsteile eines Fotostabilisierungsmittels und von etwa 0,1 bis etwa 2 Gewichtsteile eines Farbstoffs.
  12. Verfahren zum Herstellen einer thermoplastischen Polyurethan-Zusammensetzung zum Spritzgießen, umfassend: erstes Vermischen von etwa 30 bis etwa 70 Gewichtsteilen eines Ether enthaltenden Polyesterpolyols, von etwa 5 bis etwa 40 Gewichtsteilen eines Ketrtenverlängerungsmittels und von etwa 0,1 bis etwa 5 Gewichtsteilen einer multifunktionellen, auf Polydimethylsiloxan basierenden Verbindung; Zugeben von etwa 15 bis etwa 60 Gewichtsteilen einer Isocyanatverbindung zu der beim ersten Vermischen erhaltenen Mischung und zweites Vermischen der Isocyanetverbindung mit der Mischung, wobei die Isocyanatverbindung ein Molverhältnis von NCO zu OH von etwa 0,98 bis etwa 0,99 aufweist; Aushärten des beim zweiten Vermischen erhaltenen Produkts und Zerkleinern des Produkts; Vermischen von etwa 0,1 bis etwa 5 Gewichtsteilen eines Fotostabilisierungsmittels mit 100 Gewichtsteilen des beim Zerkleinern erhaltenen, zerkleinerten Produkts und Extrudieren der erhaltenen Mischung; und Vermischen von etwa 0,1 bis etwa 2 Gewichtsteilen eines Farbstoffs mit dem beim Extrudieren erhaltenen Gemisch und Färben der resultierenden Mischung, wobei die thermoplastische Polyurethan-Zusammensetzung zum Spritzgießen einen Schmelzflussindex von etwa 200 bis etwa 250 g/10 min (bei 165 °C und 2,16 kg) besitzt.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Aushärten beim Aushärten und Zerkleinern bei einer Temperatur von etwa 60 bis etwa 140 °C über einen Zeitraum von etwa 1 bis etwa 48 Stunden erfolgt.
  14. Verwendung der thermoplastischen Polyurethan-Zusammensetzung gemäß Patentanspruch 1 zum Spritzgießen eines gegossenen Artikels.
  15. Verwendung nach Anspruch 14, wobei der gegossene Artikel ein hautartiges Material für Bauteile für den Innenraum eines Fahrzeugs ist.
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