DE1925675A1 - Trennmittel - Google Patents

Description

DR.-INQ. DIPL.-INQ. M. SC. DIPL.-PHVS. DR. DIPU-PHVS.

HÖGER - STELLRECHT- GRIESSBACH - HAECKER

PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

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13. 5. 1969·

Chen-Trend Incorporated 3205 E. Grand River,·-
Howe 11, Michigan *! 881|3

Trennmittel

Die Erfindung betrifft ein Trennmittel zum leichteren Heraus-nehmen eines Formkörpers aus Polyurethan aus einer Form, die vor dem Einbringen des Polyurethans in die Form mit dem Trennmittel überzogen wird.

Bei der Herstellung von Formkörpern aus Kunststoff oder anderen Materialien ist es üblich, das Forminnere vor dem Eingießen des flüssigen Materials in die Form mit einem geeigneten Trennmittel zu überziehen. Nach der Aushärtung des Materials -wird seine Entnahme aus der Form durch das Trennmittel erleichtert.

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Es' sind bereits eine Anzahl von Trennnitteln für verschiedene Kunststoffe und Gummi bekannt. Man kennt jedoch noch keine Trennmittel, die sich für Formkörper aus Polyurethan eignen. Obwohl man also Trennmittel für Kunststoffe kennt, war das Herausnehmen von Pornkörpern aus Polyurethan aus den Formen bisher inner ein schwieriges Problem.

Eine der Schwierigkeiten bei der Lösung dieses Problems liegt in dem Mangel an Austauschbarkext der bisher in Verbindung mit der Formgebung von Kunststoffprodukten und Polyurethanprodukten gemachten Vorschlägen. So sind z. B. Trennmittel, die sich für Formkörper aus Kunststoff und Gummi eignen, zur Herstellung von Formkörpern aus Polyurethan ungeeignet. So wurde festgestellt, daß Zinkstearat, das bei der Herstellung von Formkörpern aus Kunststoffen und Gummi als Trennmittel empfohlen wird, in Verbindung mit Polyurethan völlig viert los ist.

Der Erfindung>liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Trennmittel zu schaffen, das eine einwandfreie und leichte Herausnahme der Formkörper aus den Formen ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird hierzu vorgeschlagen, daß das Trennmittel ein Metallsalz einer organischen Säure enthält, oder ein Metallsalz einer organischen Säuere als Additiv zu einem Wachs, _; oder Behensäure, oder Erucasäure oder Montansäure.

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Die erfindungsgemäßen Trennmittel sind sehr leistungsfähig und billig, sie können in konzentrierter"Form gehandelt und zum Gebrauch verdünnt v/erden und sie sine "in Form von Lösungen j Dispersionen oder Emulsionen verwendbar.

Beispielsweise Ausführüngsformen der Erfindung v/erden nachfolgend im einzelnen erläutert.

a) Metallsalz einer organischen Säure. Destimmte Metallsalze spezieller organischer Säuren (Seifen) eignen sich besonders gut als Trennmittel bei der Herstellung von Formkörpern aus Polyurethanen. Die zur Herstellung solcher Seifun geeigneten Metalle sind Kalzium, Magnesium, Strontium, Mangan, Aluminium, Barium, Wismuth, Silber oder Zirkon. Un die erfindungsgenäßen Trennmittel herzustellen, werden diese Metalle mit einem Fettsäureradikal aus Stearinsäure, Oleinsäure, Naphtensäure, Behensäur-e oder Eruc'asäure kombiniert. Jede Kombination von einen der obigen Metalle mit einen Fettsäureradikal aeroben aufgeführten Säuren eignet sich für die erfindungsgemäßen Trennr.ittel, wobei folgende Beispiele gegeben werden: Kalziunstearat, Aluminiumstearat, Magresiumstearafc, Kalziunoleat, Stronziumoleat, Kalziunnaphtenat, Manganoleat, Kalziumbehenat, Bariumbehenat, Kalziur.erucat, Wismutholeat, Silberstearat, Zirkonstearat, Kalziunmon'tanat u. a.

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Die erfindungsgemäßen Seifen .werden bevorzugt in Form einer Lösung in einem geeigneten, nicht reagierenden Lösungsmittel angewandt, ober wenn gewünscht, in Form einer Dispersion oder Emulsion. Beispiele von Stoffen, die geeignet verwendbar sind, um Seifenlösungen oder Dispersionen zu bilden, die sich als erfindungsgemäßu Trennmittel eignen, sind Petroleumdestillate, wie z. B. Petroleumlösungsmittel, Terpentin, leichte Mineralöle (wie Schmieröl oder leichtes Motoröl) oder chlorierte Kohlenwasserstoffe (wie Dichlormethan, Perchloräthylen, Tri- . chloräthylen, und Trichloräthan). In manchen Fällen kann V/asser als nicht^reagierendes Lösungsmittel verwendet werden, obwohl, wenn zuviel V/asser vorhanden ist, dieses mit dem· Polyurethanschaum reagieren kann. In manchen Zusammensetzungen ist kein V/asser zulässig, in anderen kann eine geringe· Menge an Wasser vorhanden sein. Die zulässige Wassermenge ist ohne weiteres bestimmbar und die in der Beschreibung und den Ansprüchen aufgeführten Mittel, wie"nicht reagierendes Lösungsmittel" oder "inertes flüssiges Trägermittel" o. dgl. sollen Wasser einschließen.

Die in dem Material enthaltene Menge an Seife ist nicht kritisch und kann in weiten Grenzen variieren. Vorzugsweise werden Lösungen und Dispersionen verwendet, die etwa 2 - 20 Gew.% Seife enthalten, wobei 5 % besonders vorgezogen v/erden. Bei niedrigeren Konzentrationen ist es gewöhnlich notwendig, eine größere Menge der Lösung öder Dispersion aufzubringen, damit

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auf der Pormoberfläche nach der Verdampfung des Materials die- gewünschte Menge an Seife haftet. Eiijrausgezeichnetes Trennmittel besteht z. B. aus einer Dispersion von 5 Gew.$ Kalziumstearat in Terpentin.

b) Metallseife als Additiv zu Wachs. Trennmittel auf Wachßbasis sind bekannt. Wachs selbst (mineralisches, pflanzliches oder tierisches Wachs) ist jedoch in Verbindung mit Polyurethanschäumen kein v/irksames Trennmittel. Durch Zugabe der oben genannten Metallseifen als Zusätze zu Wachsmassen erhält man jedoch ein Trennmittel, das nicht nur die Herausnahme von Formkörpern aus Polyurethan aus den Formen besonders erleichtert, sondern das auch mit geringeren Mengen an Metallseife oder an Wachs für einen gegebenen Anwendungsfall auskommt.

Das Wachs kann eines der üblichen Trennmittel auf Wachsbasis sein, die in Verbindung mit Kunststofformkörpern verwendet werden, beispielsweise Wachse auf der Basis von Paraffin, mikrokristalline Wachse oder synthetische Wachse. . Beispiele geeigneter Paraffinwachse sind die Paraffinwachse R-25 (Schmelzpunkt etwa 51° C) und R-35 (Schmelzpunkt etwa 57° C) der Standard-Oil-Gesellschaft. Beispiele geeigneter mikrokri-

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stalliner Wachse sind Bareco-Wachse (Schmelzpunkt etv/a 34 C) und Be-Square-Wachs der Warwick-Wax-Corporation (Schmelzpunkt etwa 84° C).

Beispiele geeigneter synthetischer Wachse sind Polyäthylenwachse wie -Polyäthylen-Wachs.-Nr. 7 der Firma Allied Chemical und Epolene C der Eastman Chemical Corporation.

Das'Wachs wird bevorzugt in Form einer Lösung, einer Dispersion oder einer Emulsion in einem geeigneten, nicht reagierenden Träger verwendet. Beispielsv/eise solcher Träger sind Petroleumlösungsmittel, Per-chloräthylen, Trichlorethylen, Trichlor- ' äthan, Dichtungsöl und leichtes Motoröl. Die in dem Träger— mittel enthaltene Wachsmenge zur Herstellung der Wachsdispersion ist nicht kritisch, bevorzugt wird jedoch ein Bereich von etv/a k - 20 Gew.% Wachs.

Die Menge an Seife, die der Wachsdispersion zugegeben wird, um das erfindungsgemäße Trennmittel zu bilden, ist ebenfalls nicht kritisch, es wird jedoch ein Anteil vin. etwa 0,2 - 10 Gew.% Seife in der Dispersion bevorzugt. Man erhält ein sehr gutes Trennmittel durch. Zugabe von 1 Gew./5 Kalziumstearat und 10 Gevi.% einer Paraffinwachsdispersion in ein Petroleumlösungsmittel. ,

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c) Behen-Säure.

Es wurde unerwarteter Weise f(/stges teilt, daß Behensäure und ihre Derivate sehr leistungsfähige Trennmittel für Polyurethanprodukte ergeben. Dies ist äußerst überraschend, da Stearinsäure und andere mit Behensäure eng verwandte FettsTuren ungeeignet sind.

Wird Behensäure als Trennmittel verwendet, so wird es vorzugsweise in geeigneten, nicht, reagierenden Lösungsmitteln dispergiert, z. B. in Petroleumlösunfisrr.itteln, mineralischen Schmierölen (Seal-Öl), Dichlormethan und Tricljloräthan. Die Behensäure kann auch als Emul- ■ sion mit Wasser verwendet werden, wobei ein geeignetes Neutralisierungsmittel verwendet v/ird, um die Bildung der Emulsion zu erleichtern. Die Menge der in dem Lösungsmittel oder dem Wasser enthaltenen Behensäure ist nicht kritisch, es wird jedoch ein Anteil von etwa 1-20 Gew.% Behensäure, bezogen auf das Gesamtgewicht, bevorzugt.

Als Neutralieierungsmittel zur Erleichterung der Emulsion der Behensäure in Wasser oder zur Dispergierung der Säure in einem Lösungsmittel eignen sich beispielsweise folgende Stoffe:

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Flüchtige Amine wie Morpholin, Ammoniak, Amin-Methyl-Propanol und Diäthylamin-Äthanol, ebenso nicht flüchtige Amine wie Monoäthanol-Amin, Triäthanol-Amin und Isopropanol-Amin, außerdem Metallhydroxyde wie Kaliumhydroxyd, Natriumhydroxyd, Kalziumhydroxyd u. dgl.

Der Anteil des Neutralisierungsmittels für die Emulsion der Behensäure in Wasser oder für die Dispergierung der Säure in ^ einen Lösungsmittel ist nicht kritisch. Ist der Anteil des Neutralisierungsmittels zu klein, so erhält man keine ordentliche Emulsion der Behensäure in Wasser, ist der Anteil des Neutralisierungsmittels zu groß, d. h. größer als zur Bildung der Emulsion notwendig ist, so ist der überschüssige Anteil vergeudet. Im allgemeinen wird so viel Neutra li's ierungsmittel verwendet, wie zur Neutralisierung der Säure erforderlich ist. Als geeignet haben sich jedoch Anteile im Bereich von etwa dem 0,2-/-dem Zweifachen der stöchiometrischen Menge gezeigt. Außer der Behensäure können auch deren Derivate vorteilhaft verwendet werden, wie z* B. Behensäureamid und Behensäure-amin.

ψ d) Erucasäure

e) Montänsäure

Anstelle von Behensäure eignen sich auch Erucasäure oder Montansäure oder ihre Derivate %r\ gleicher Weise. Erucasäure oder IlontansSure

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werden zweckmäßigerweise in Verbindung mit geeigneten Lösungsmitteln oder in Tfor-m von Wasseremulsionen verwendet, wie in Verbindung mit Behensäure beschrieben wurde. Die' obigen Ausführungen hinsichtlich der Trägermittel, der Mengen, der Neutralisiermittel, die sich in Verbindung mit Behensäure eigenen, gelten in gleicher Weise.auch für Erucasäure und Montansäure. Es ist jedoch zu bemerken, daß, da Erucasäure und Montansäure in nicht reagierenden Lösungsmitteln, wie z. B. Mineralöl u. dgl., vollständig löslich sind, bei Lösung der Erucasäure und der Montansäure· in einem nicht wäßrigen Lösungsmittel kein Neutralisiermittel erforderlich ist.

Die erfindungsgemäßen Trennmittel können für zahlreiche Polyurethanerzeugnisse verwendet werden, einschließlich schaumigen oder zellartigen Polyurethanen oder auch für massive Polyurethane ohne Zellen. Die erfindungsgemäßen Trennmittel wurden vorteilhaft in Verbindung mit einem sogenannten Pufferschaum (bumper foam) verwendet, der für Automobile benutzt wird, und der aus einem äußerst dichten Polyurethanschaum besteht, sie zeigten aber auch in Verbindung mit halbfesten und festen Polyurethanschäumen ausgezeichnete Ergebnisse. Die

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erfindungsgeinäßen Trennmittel eigenen sich in Verbindung mit Polyurethanfor-mkörpern, die auf irgend eine V/eise hergestellt werden, einschließlich derjenigen, die als Einmal-Verfahren (one-shot-process) oder als sogenanntes Prepolymerverfahren bekannt.ist. Die erfindungsgemäßen Trennmittel eignen sich auqh für geschäumte Polyurethanerzeugnisse, die selbst eine Haut haben.

Nachfolgend wird ein Beispiel für die Anwendung eines erfindungsgemäßen Trennmittels bei der Herstellung eines Polyurethanschaumproduktes im Einweg-Verfahren gegeben:

Komponente A

Niax Polyol LG-56 (ein reaktiver Polyol-Polyäther mit einem mittleren Molekulargewicht von 3.000,

hergestellt von Union Carbide) 35,0 g

L-52O Silikon (ein Organosilikon-Copolymer-Überzugsmittel, hergestellt von Union Carbide) , 1,0 g

Nuodex Nuocure 28 (Zinn-2-Äthy]hexanoat, 23 %,

2 Tropfen, herge_steilt von Tenneco) 0,05 S

10 % Dabco in HpO (Triäthylendiamin, hergestellt '

von Houdry) 1»2 g

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Komponente B

Hylene TM (Toluerudiisocyanat-Misch-Isomere, hergestellt von duPont) 15,0 g

Die zur Herstellung des Polyurethanformkörpers verwendete Form war eine kleine Blechform. Vor den Eingießen des Schaumes in die Form wurde deren innere Oberfläche mit einem Trennmittel überzogen, das aus einer Dispersion von 5 Gew.2 Kalziumstearat in Terpentin bestand. Die Form wurde dann auf eine Temperatur von etwa 9*1 C (200 Fahrenheit) etwa 5 Hinuten lang erwärmt, um das Terpentin·zu verdampfen. Die Form wurde danach noch zweimal in der selben V/eise überzogen, und nach jedem überziehen erhitzt, um das Terpentin zu verdampfen.

Zur Herstellung der Schaummasse wurden die oben unter Komponente A aufgeführten Stoffe etwa 6-8 Sekunden lang in einem schnell laufenden Mischer mit hoher Scherung gründlich gemischt. Danach wurde die Komponente B schnell der gemischten Komponente A zugegeben und dieses Gemisch etwa 6-8 Sekunden lang gemischt. Die so entstandene Masse wurde gleichmäßig in die mit dem Trennmittel überzogene Form eingegossen, die auf eine Temperatur von etwa 37° C (100° Fahrenheit) vorgewärmt worden ist.

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Die Form wurde dann mit Inhalt etwa 10 Minuten lang auf eine Temperatur von etwa 115 - 120° C (2¹IO - 250° Fahrenheit) erwärmt. Der Polyurethanschaun könnte_t danach leiht aus der Form herausgenommen werden.

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Claims (10)

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   Patentansprüche

   Trennmittel zum leichten Herausnehmen eines Formkörpers aus Polyurethan aus einer Form, wobei die Form vor dem Einbringen des Polyurethans mit dem Trennmittel überzogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennmittel ein P Metallsalz einer organischen Säure enthält, wobei das Metall Ca, Mg, Sr, Mn, Al, Ba, Bi, Ag oder Zr und die Säure Stearinsäure, Oleinsäure, Naphtensäure, Behensäure, Erucasäure oder Montansäure ist.
2. 2. Trennmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Iletallsalz in einen Träger aus Wachs eingelagert ist.
3. 3· Trennmittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet₉ daß der Wachsträger etwa Q2 bisetwa 10 Gew.5 des Metallsalzes enthält.
4. h. Trennmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß r es Behensäure oder eines ihrer Derivate enthält.
5. 5. Trennmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es Erucasäure oder eines ihrer Derivate enthält.
6. 6. Trennmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es i-iontansäure oder eines ihrer Derivate enthält.

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7. 7. Trennmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet~₃ daß es in ein inertes, flüssiges Trägermittel eingelagert
   ist, und daß das Trägermittel etwa 2 bis etwa 20 Gew.%
   Trennmittel enthält.
8. 8. Trennmittel nach Anspruch H₉ 5, oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß es in ein inertes, flüssiges Trägermittel eingelagert ist, und daß das Trägermittel etwa lti'is etwa 20 Gew.% des Trennmittels enthält-.
9. 9· Trennmittel nach Anspruch M₃ 5> oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Emulsion aus Behensäur-e, Erucasäure oder Montansäure enthält, daß es ferner eine ausreichende Menge einesjileutralisierungsmittels für die Säure enthält, um die Bildung der Emulsion zu erleichtern.
10. 10. Trennmittel nach Anspruch 9_S dadurch gekennzeichnet, daß das Neutralisierungsmittel Ammoniak, ein Amin oder ein
    Metallhydroxyd ist. .

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