DE1925682A1 - Polyurethanzusammensetzungen,Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung zur Herstellung von Formgegenstaenden - Google Patents
Polyurethanzusammensetzungen,Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung zur Herstellung von FormgegenstaendenInfo
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Description
Dr. R. Koenigsberger
Dipl. Phys. R. Holzhauer
Patentanwalt·
Mönchen 2, Bräuhcussfralje 4/ΙΙί
Case RG- 4441
THE DIMLOP COMPANY LIMITED London S.W.1, Großbritannien
Polyurethanzusammensetzungen, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung zur Herstellung von Formgegenständen.
Die Erfindung betrifft Polyurethanzusammensetzungen, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung zur Herstellung von Gegenständen
daraus.
Es wurde bereits vorgeschlagen, Gegenstände aus Polyurethankautschuken
und -kunststoffen herzustellen, indem man zuerst ein
polymeres Polyol, wie z. B. einen Polyester, oder einen Polyäther,
mit einem Überschuß Polyisocyanat umsetzt zur Bildung eines Präpolymerisats und anschließend das Präpolymere sa.t mit einem polyfunktionellen
Amin-Vulkanisationsmittel vermischt und die Mischung
flüssig vergießt. Unglücklicherweise sind jedoch Systeme dieser Art, die hinsichtlich der Pluidität, Toxizität, der Kosten
und der eventuellen Polymerisatqualität befriedigend sind, unbefriedigend
hinsichtlich der häufig langsamen Entwicklung der für sie geforderten Gelfestigkeit, um ohne Zerstörung entformt werden
zu können.
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BAD ORfQiNAL
Es wurde auch bereits vorgeschlagen, diesen Systemen Säuren zuzusetzen,
indem man diese mit dem Präpolymerisat oder dem Vulkanisationsmittel vermischt, um die Abbinde- und Entformmgszeiten
abzukürzen. Die Gegenwart von Säure in dem Polymerisat führt jedoch
dazu, daß sie die hydrolytische Alterungsbeständigkeit des Polyurethankautschuks oder -kunststoffe beeinträchtigt.
Die vorliegende Erfindung betrifft nun eine Polyurethan-Präpolymerisat-Zusammensetzung,
die aus einem Polyuretha'npräpolymerisat und dem Reaktionsprodukt einer Carbonsäure mit einem monomeren
Isocyanat besteht. Sie betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung
eines geformten Gegenstands, das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine formbare Zusammensetzung, welche die vorstehend beschriebene
Polyurethan-Präpolymerisat-Zusammensetzung und ein polyfunktionelles
Amin-Vulkanisationsmittel enthält, in die gewünschte
Form gebracht und die formbare Zusammensetzung wenigstens teilweise
gehärtet wird. Die vorliegende Erfindung liefert auch ein Verfahren zur Herstellung eines geformten Gegenstands, das dadurch
gekennzeichnet ist, daß eine formbare Zusammensetzung, die
eine oben beschriebene Polyurethan-Präpolymerisat-Zusammenset— zung und ein-polyfunktionelles Amin-Vulkanisationsmittel enthält,
in eine Form eingeführt und mindestens teilweise in der Form gehärtet wird.
Das Polyurethan-Präpolymerisat ist das Reaktionsprodukt eines polymeren Polyols, wie z. B. eines Polyäthers oder Polyesters,
mit einem Überschuß eines Polyisocyanate. Beispiele für verwendbare polymere Polyole sind geradkettige' oder verzweigtkettige
Polymerisate mit endständigen und/oder anhängenden Hydroxygruppen an einem Grundgerüst (Rückgrat) aus Polyester, Polyether,
Polythioäther (Polyepisulfid), Kohlenwasserstoff t Silicon oder
einem anderen bekannten chemischen Typ, wie z. B. Polyäthylenadipaten, Polycaprolactonen, Polypropylenglykolen., Polytetrahydrofuranen,
Polybutadien, Butadien/Styrol-Mischpolymerisaten, Butadien/Acrylnitril-Iilischpolymerisaten,
Polyisopren, Polypropylensulfid, Xthylensulfid/Propylensulfid-Mischpolymerisaten und verschiedenen
Mischpolymerisaten der oben genannten Arten, wie z. B. Polyäther-Ester-, Polyäther-Thioäther-Misehpolymerisaten, Capro-
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;ΐ .-. Λί ,: Λ- BAD ORsGiNAL
lacton-Polyäther-Blockmischpolymerisaten, Polypropylenglykol-Acrylnitril-Propfmischpolymerisaten*
Das Polyisocyanat kann aromatisch oder aliphatisch sein und Beispiele für verv/endbare Polyisocyanate
sind Tolylendiisocyanate, Diphenylmethandiisocyanat, Paraphenylendiisocyanat, Ivletaxylylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat,
Dicyclohexylmethandiisocyanat, Naphthalindiisocyanat,
Tetramethylendiisocyanat, Decamethylendiisocyanat, Cumoldiisocyanat,
Toluoltriisocyanat, Triphenylmethantriisocyanat.
Die Mischung aus einem Polyurethanpräpolymerisat und dem Reaktionsprodukt einer Carbonsäure mit einem monomeren'Isocyanat wird vorzugsweise
hergestellt, indem man die Carbonsäure zu dem polymeren Polyol zusetzt und dann eine zur Umsetzunc sowohl mit dem polymeren
Polyol als auch der Carbonsäure mindestens ausreichende Menge an Isocyanat zugibt. Das Isocyanate die Säure und das Polyol
werden dann vorzugsweise einige Stunden lang gemeinsam erhitzt, um die Umsetzung des Isocyanate mit den OH- und CCCH-Gruppen zu
vervollständigren. Die Temperatur, bei der diese Umsetzung durchgeführt
wird, und die Erhitzungsdauer hängen von den jeweils verwendeten Verbindungen ab, Jedoch liegt im allgemeinen die Temperatur
in dem Bereich von 40 bis 120» vorzugsweise 70 bis 1100C
und die Zeit liegt in dem Bereich von 1 Stunde bis 3 Tagen, Je
nach angewendeter Temperatur.
Wenn das Polyisocyanat, die Säure und das Polyol wie oben angegeben
zusammen erhitzt werden, reagiert das Polyisocyanat mit den CCCH- und OH-Gruppen an der Säure und den Polyolmolekülen
unter Bildung des Heaktionsprodukts-bzw. des Präpolymerisats. In
einigen Fällen kann natürlich ein !.!olekülFolyisocyanat mit dem
Polyol und der Säure reagieren, so daß das Reaktionsprodukt des Isocyanate und der Säure mit dem Präpolymerisat chemisch vernetzt
ist.
Die Carbonsäure kann eine Monocarbonsäure oder eine Polycarbonsäure
sein. Beispiele für verwendbare Carbonsäuren s?nd gesättigte
Monocarbonsäuren, Avie z«, B. Essigsäure, Propxonsäure und
höhere Säuren dieser homologen Reihen, ?. £. Stearinsäure; gesättigte
Dicarbonsäuren, wie ζ. Γ. Lalonsäure, Bernsteinsäure
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und höhere Homologe, zo B. Sebacinsäure; ungesättigte Garbonsäuren,
wie z. B. Maleinsäure, Fumarsäure und höhere ungesättigte Säuren, V/einsäiire, Zitronensäure, Apfelsäure·,. Benzoesäure,
Phthalsäure, Salicylsäure, Milchsäure und Mono:c.hloressigsäure.
Das polyf unkt ioneile Amin-Vulkanisationsmittel kann ein primäres
Amin, ein sekundäres Amin oder ein gemischtes primäres/sekundäres
Amin sein und es sollte frei von anderen aktive Wasserstoffatome enthaltenden Gruppen, wie z. B0 OS-, COOH-Gruppen, sein.
Es ist vorzugsweise ein diprimäres oder disekundäres Amin. Beispiele für geeignete Aminvulkanisationsmittel sind Methylen-bisorthochloranilin,
Methylen-bis-anilin, Tolyiendiamine, Phenylendiamine,
Menthandiamin, Hexamethylendiamin, Piperazin,. 2-Methyl-
^ piperazin, Naphthalindiamin, Ivionochlarphenylendiamin, Dichlorphenylendiamine,
Dimethy!phenylendiamine, IJ1N'-Di-sec.-butylphenylendiamin,
ίί,Ν1 -Dihexylphenylendiamin, W1IT1 -Diphenylätrhylendiamin.
Die formbare Zusammensetzung kann hergestellt werden, indem man
das polyfunktionelle Amin-Vulkanisationsmittel der Mischung aus
einem Polyurethanpräpolymerisat und dem Reaktionsprodukt einer Carbonsäure mit einem monomeren Isocyanat zusetzt. Die Zusammen-
■ -■■"■ -'■■'.
setzung wird vorzugsweise unmittelbar nach ihrer Herstellung in
eine Form gegeben, da die Aushärtung der Zusammensetzung beginnt, sobald das polyfunktionelle Amin-Vulkanisationsmittel mit der
Polyurethanpräpolymerisatzusammensetzung in Berührung kommt.« Al-
W ternativ kann die formbare Zusammensetzung in die gewünschte
Form gegossen oder als überzugszusainmensetzung verwendet' werden,.
Wenn es ervrünscht ist, Gegenstände oder Überzüge aus Polyurethanschaum herzustellen, kann die Pol^rurethanpräpolymerisatzusammensetzung
vor der Zugabe des polyfunktionellen Amin-Vulkanisationsmittels
verschUumt \7er'Ien oder die das Vulkanisationsmittel enthaltende
formbare Zusammensetzung kann vor und/oder während der
"Verformung verschäumt y,'erden„ - ' " " " "
Die- Verschäunung kann nach bekannten Verfahren erzielt werden,
beispielsweise durch Einarbeiten eines inerten Gases unter Druck,
z. B.' Luft, Eohlenaiozyd, oder Einarbeiten eines Blähmittels,
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ζ. B. Trichlorfluormethan. Gewünschtenfalls kann der formbaren
Zusammensetzung ein Feststoff, wie z. B. Natriumchlorid,einverleibt
werden, der gegenüber dem Rest der Zusammensetzung inerb
ist, der jedoch aus der Zusammensetzung ausgelaugt werden kann.
Das Auslaugen dieses Feststoffs aus der Zusammensetzung nach dem
Härten kann erfolgen, um die gehärtete Zusammensetzung mikroporös
zu machen»
Die Form und/oder die Zusammensetzung können auf eine erhöhte
Temperatur vorerwärmt werden, um das Aushärten der Zusammensetzung zu beschleunigen und/oder aus dem gleichen Grund kann die
Zusammensetzung innerhalb der Form erhitzt werden. Die erfindungsgemäßen Polyurethan-Präpolymerisat-Zusammensetzungen können
vorteilhaft zur Formung von Schuhsohlen verwendet werden, insbesondere wenn die formbare Zusammensetzung verschäumt wird,
um ihr eine feinporige Struktur zu geben. Schuhsohlen, die aus einer verschäumten formbaren Zusammensetzung bestehen, können
direkt an die Schuhoberleder angeformt werden, wobei die formbare Zusammensetzung in eine Schuhsohlenform eingeführt wird,
die mit einem ein Schuhoberleder tragenden Leisten verschlossen wird, bevor die formbare Zusammensetzung ausgehärtet ist. Die
formbare Zusammensetzung wird dann in Berührung mit dem Schuhoberleder gehärtet, so daß die geformte Sohle an dem Oberlder
haftet und ein Schuh entsteht.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Darin sind alle Teile auf das
Gewicht bezogen» . ■
Es wurden 3 Präpolymerisate A, B und C hergestellt aus einem
Polypropylenätherdiol mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 1285 und einer Mischung aus 80 Teilen 2,4-Tolylendiisocyanat
und 20 Teilen 2,6-Tolylendiisocyanat. In jedem Falle wurden
100 Teile des Polyethers unter Stickstoff mit einer bestimmten Anzahl von Teilen Isocyanat gerührt, einen Zeitraum von etwa 1
Stunde lang auf 700O erhitzt und dann weitere 15 Stunden lang bei
dieser Temperatur gehalten, wobei das Rühren gestoppt wurde. Bein»
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BAD
Abkühlen auf Raumtemperatur waren dann alle) 3 Präpolymerisate
flüssige Sirupe. Das Präpolynierisat A wurde hergestellt mit 27,2
Teilen Isocyanat und hatte einen NCO-Gruppengehalt von-4,9 %o In
dem Präpolymerisat B mit 1,2 Teilen Eisessig, die vorher mit dem Polyäther vermischt wurden, wurde der Isocyanatanteil erhöht auf
30,6 Teile, um für jede CCCH-Gruppe der Essigsäure zusätzlich
2 ITCO-Gruppen zu liefern, oein TTCO-Gehalt betrug 5,^5 /*, das entspricht
der Umsetzung jeder CCOH-Gruppe mit einer ITCO-Gruppe.
Das Präpolynerisat G wurde hergestellt aus 28,9 Teilen Isocyanat
und enthielt keine Essigsäure. Sein lIOO-Gruppengehalt betrug,
wie erwartet, 5,60 %. Das Präpolymerisat A wurde in 2 Portionen
aufgeteilt und eine davon wurde bei Kaumtemperatur einige Minuten vor der Verwendung mit Eisessig in einer Menge von 1,2 Teilen
pro 100 Teilen anfänglichem Polyätherfjehalt vermischt. Diese Mischung
wurde mit Präpolymerisat A- bezeichnet und es wurde angenommen,
daß dieses einen liCO-Gruppengehalt· von 4,9 Vo besaßo
Jedes dieser 4 Präpolymereate wurde bei Raumtemperatur schnell
mit der Hand mit dem flüssigen Amin-Vulkanisationsmittel Trial
ProduktLK-1443 in einer solchen I.Ienge verrührt, die so berechnet
wurde, daß -im jeweiligen Fall ein stöchiometrisches Verhältnis
von KKp : IiCO von 0,8 entstand. LK-1443 wird von den Farbenfabriken
Bayer vertrieben und besteht im wesentliehen ans einer Mischung
von Isomeren des Diätb.3rltolylen-2t4-diamins. Die jeweiligen
Mengenantei-le von LK-1443 auf 100 Teile der Präpolymerisate A, B,
C bzw. A1 betrugen 8,3 Teile, 9,57 Teile, 9,50 Teile und 8,3 Teile.
Die erhaltenen 4 Präpolymerisat/Vulkanisationsmittel-Mischungen wurden jeweils sofort bei 1000G in axial rotierende horizontale
zylindrische Formen gegossen, wobei diese Formen vorher mit einem Silicontrennmittel beschichtet worden waren. Jede Mischung wurde
zentrifugal in der Form eines zylindrischen Rohrs verteilt. Probetests mit einem Spatel ergaben die jeweiligen Zeiten, die zum Abbinden
zu einem festen Polyurethan erforderlich v/aren, und dann ergab nach dem Stoppen der Rotation das versuchsweise und vollständige
Herausziehen der Produkte aus den Formen die jeweiligen Zeiten, die zur Entformung ohne Verzerrung (auf Grund übermäßiger
restlicher Plastizität) und Einreißen (auf Grund einer unzuläng-
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BAD
lichen Entwicklung"der Festigkeit) erforderlich waren. Diese Ergebnisse
sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.
Verhalten
Zusammensetzung Abbindezeit Erforderliche Zeit zur
(Sek.) Entformung ohne wesentliche Beschädigung . - (Minuten)
Präpolymerisat A - " "
(nicht—katalysierte Kontrollprobe 360 30
(nicht—katalysierte Kontrollprobe 360 30
Präpolyneriisat B
(erfinduiigsge-
mäßer Katalysator) 35 1»5
Präpolymerinat C
(nicht-katalysier-
te Kontrollprobe
mit erhöhtem Ifo-
cyanatgehalt) 270 25
Präpolynerieat A,,
(Kontrollprobe
mit Säurezusatz) 75 4,5
In allen Fällen wurde dann das Aushärten durch Lagern bei Raumtemperatur,
-und/oder mehrstündiges Erhitzen bei 1000C in einem
Ofen vervollständigt. Die erfindungsremällen Produkte waren Elastomere.,.·
die hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften den nichtkatalysierten
Kontro llrroben v;eder an Anfang noch nach JO-stündigem
Altern .bei. 1,7.0 kg/cn'1" (10 psig) in einem Dampfautoklaven bei
115OC oder bei 1-nionatiger Lagerung "bei 7C°C in mit Wasserdampf
gesättigter Luft unterlegen waren.
*B .e . i -s -p .i e 1 2 .,
100 Teile des I-olypropylenätherdiö.ls mit einem mittleren Molekulargewicht
von 1285 des Beispiels 1 v.-urden von jeglichen Spuren
vorhandenen Wassers durch 2-stündiges Erhitzen unter Stickstoff
bei 1P5°C und 6 mm Hg befreit. Es wurde dann unter einer Stickstoff
schutnatmosphäre bei Atmosphärendruck auf 60 C abgekühlte
Es wurden 27,2 Teile der 60/20-Tol7leidiisocyanat—Isomeren Li-i-SQlmng.des
Beispiels 1 zugegeben und unter ständigem Rühren-wurde die Temperatur innerhalb eines Zeitraums von 1/2 Stunde auf
909882/16^19 , <
11O0C erhöht und weitere 2 Stunden lang bei diesem Wert gehalten.
Das erhaltene flüssige Präpolymerisat hattte einen NCO-Gruppengehalt
von 5,05- %.
Unter Verwendung eines von der Viking Engineering Company herge—·
stellten J.'ark 4-A Dispenser xmd Mark 7 Mechanical Mixer wurde ein
Strom dieses Präpolymerisats bei 900C kontinuierlich mit einem
Strom des flüssigen Diamin-Vulkanisationsmittels des Beispiels 1 bei 20°C in einem Verhältnis von 100 Teilen Präpolymerisat :
8,56 Teilen Vulkanisationsmittel (d. h. einem I^/HCO-Verhältnis
von 0,8) gemischt und die Mischung wurde,mit einer Geschwindigkeit von 5»44 kg (12 Ib0) pro LIinute in hintereinander angeordnete,
verschieden gestaltete Stahlformen verteilt, die mit einem P Silicontrennmittel beschichtet und auf 95 ~ 5° C vorerwärmt waren.
Einige der Formen hatten ausgehöhlte Oberflächen.
Dann wurde ein ähnlicher Versuch durchgeführt unter Verwendung der gleichen Materialien und des gleichen Verfahrens, jedoch mit
der Ausnahme, daß
1.) der Polyäther mit 3»9 Teilen gepulverter Sebacinsäure, die
sich während der anschließenden Entwässerungsstufe löste, zu
einer homogenen Mischung verrührt wurde (analytische Untersuchungen
ergaben, daß keine meßbare Veresterung auftrat), 2.) die u'.erj'Q an Isocyanat 33,8 Teile betrug, das ist eine Er-.
höhung, ur. 2 i;CG-Grupi,en auf jede COGH-Gruppe der Säure zur Ver-
^ fügung zu stellen,
3.) der IICO-Gruppengehalt des Präpolymerisats 6,10 betrug, d. h.
etwas oberhalb des der Umsetzung jeder COOH-Gruppe mit einer ITCO-Gruppe
entsprechenden V.erts, ·
4.) der Llenrenanteil von Vulkanisationsmittel auf 100 Teile Präpolvmerifjst
10,5 betrug, was wiederum einen KHp/iiGO-V/ert von 0,8
ergab.
In der folgenden Tabelle ist das Abbinde- und Härtungsverhalten der beiden bysterse snregeben.
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BAB
Zusammensetzung
— | 9 - Verhalten - - |
1925682 | ausgehöhlte Form |
Abbindezeit (Sek.) |
Erforderliche Zeit zur Ent- formung ohne wesentliche Be schädigung (Minuten) |
30 1,5 |
|
. glatte Form |
|||
350 36 |
10 0,75 |
||
nicht-katalysierte Kontrollprobe
erfindungsgemäßer
Katalysator
Katalysator
Daraus geht hervor, daß die Entformungszeit bei einfachen Gegenständen
mit dem erfindungsgemäßen Katalysator 15 mal kürzer und im
schwierigeren Fall der ausgehöhlten Profile 20 mal kürzer war. Das Verhalten bei 1-monatiger Alterung bei 70 0 in gesättigtem (
Wasserdampf war im Falle der katalysierten Zusammensetzung gleich
gut wie im Falle der nicht-katalysierten Kontrollprobe.
Bei der Wiederholung der beiden Versuche dieses Beispiels, wobei
jedoch die Sebacinsäure durch verschiedene Säuren ohne Carbonsäure gruppe, wie ZoB. saures Butylphosphat, ersetzt wurde, wurden
keine merklichen Unterschiede in den Abbinde- und Entformungszeiten sowie dem nachträglichen Zusatz der Säure und ihrer chemischen
Einarbeitung in das Präpolymerisat festgestellt.
ι Aus dem in Beispiel 1 verwendeten Polypropylenatherdiol mit einem
mittleren Molekulargewicht von 1285 und Dicyclohexjrlmethan^-^A'-diisocyanat
wurden 2 Präpolymerisate, A bzw. B genannt, hergestellt. In jedem Falle wurden 100 Teile des Polyäthers unter
Stickstoff mit einer bestimmten Anzahl von Teilen Isocyanat verrührt,
1 Stunde lang auf 1000C erhitzt und weitere 6 Stunden lang
ohne'Rühren bei dieser Temperatur gehalten. Beim Abkühlen auf
Raumtemperatur waren beide Präpolymerisate flüssige Sirupeo Das
Präpo.lymerisat A wurde hergestellt mit 41,1 Teilen des Isocyanats
und hatte einen NCO-Gruppengehalt von 4,72 %. Das Präpolymerisat
B enthielt 1,2 Teile Eisessig, der mit dem Polyäther vorher gemischt worden war, wobei der Isocyanatgehalt auf 46,4 Teile erhöht
wurde, um für jede COOHrG-ruppe. der -Essigsäure zusätzlich
9 0 988271619
2 NGO-Gruppen zur Verfügung zu stellen,, Sein NCO-Gehalt betrug,....,.
5,07 c/ot das entspricht der Umsetzung jeder COOH-Gruppe mit. e-iner^
NGO-Gruppe,, Das Präpolynerisa.t A wurde in 2 Teile aufgeteilt f-c;K.
und einer davon wurde bei Raumtemperatur wenige Cinuten vor .ds-r.,.:»
Verwendung mit Eisessig in einer Menge von 1,2 Teilen, auf 100..,,.
Teile des anfänglichen Polyäthergehalts vermischt. Dieses Prä^. ;-polymerisat
wurde als Präpolymeresat G bezeichnet und es wurde. angenommen,
daß es einen ITCO-Grupp engehalt von 4-,72 % besitzt.--,
Jedes dieser 3 Präpolymerisate würde schnell mit dem flüssigen
Diamin-Vulkanisationsmittel des Beispiels 1 in einer Menge ver-r
rührt, die so berechnet war, daß in jedem Falle ein stöchiometrisches
Verhältnis -voti NHp : HCO Von 0,8 erzielt wurde. Die
jeweilige Menge an LK-1443 auf 100 Teile der Präpolymerisate A,
B bzw. C betrug 8,00 Teile, 8,59 Teile bzw. 8,00 Teile.
Die erhaltenen 3 Präpolymerisat/Vulkanisationsmittel-ilischungen
wurden wie in Beispiel 1 beschrieben in rotierende Formen gegossen. Die dabei beobachteten Abbinde- und Sntformungszeiten
sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt.
• ' Verhalten
Zusammensetzung
Präpolymerisat A (nicht-katalysierte Kontrollprobe)
Präpolymerisat B
(erfindungsgemäßer Katalysator)
Präpolymerisat G (Kontrollprobe mit zugesetzter Säure)
Abbindezeit
(Minuten)
30
2,5
Erforderliehe Zeit zur.
Entformung ohne v/esentliche Beschädigung (Min.)
100 Teile des Präpolymerisats B des Beispiels 1 wurden mit 1 Teil
eines Silicon-oberflächenaktiven Mittels Silcoceil EP 38Ö-'(vörr
I.C.I.) vermischt. Unter Verwendung eines Mark 4-Ä Dispenser und
Mark 7 Mechanicel .Mixer, hergestellt von der Viking Engineering
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BAD ORIGINAL
Company, wurde ein St'rom dieser Mischung bei 9O0G mit einem Strom
des flüssigen Diamin-Vulkanisatiomruittels des Beispiels 1 bei
200C in einem Verhältnis von 100 Teilen Präpolymerisat auf 9j57
Teile des Vulkanisationsmittels (IiHo/KG0-VerhUltnis von 0,8) vermischt.
Gleichzeitig wurde in den !..!scherkopf Luft unter einem ■
Druck von 6,62 kg/cm (80 psig) eingeleitet. Der erhaltene
Schaumstrom wurde mit einer Geschwindigkeit von 1,36 kg (3 Ib.)
pro Minute in nicht-erhitzte, mit einem Silicontrennmittel beschichtete
Stahlformen verteilt. Der Schaum hatte nach JC Sekunden
abgebunden und wurde nach 90 Sekunden entformt. Er hatte eine Dichte von C,55 g/cm mit einer sehr dünnen Haut. Die Porengröße
war außerordentlich fein und das Produkt zeigte in Form von zähen elastomeren Platten kein Kachschrumpfen.
Nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wurde aus 100
Teilen des Folypropylenätherdiols des Beispiels 1 mit einem mittleren Molekulargewicht von 1285, 1 Teil Eisessig und 30,1
Teilen des 80/20-Tolylendiisocyanats des Beispiels 1 ein Präpolymerisat
hergestellt. Dieses Fräpolymeri.sat hatte einen NCO-Gruppengehalt
von 5»^5 %·
100 Teile dieses Fräpolyinerisats wurden mit 1 Teil Silicocell
EP 380 und 15 Teilen Trichlorfluorrnethan vermischt. Unter Verwendung
eines Mark 4-A Dispenser und eines Mark 7-Mechanical" Mixer,
hergestellt von der Viking Engineering Company, wurde ein Strom der Mischung bei 20°C mit einen Strom des flüssigen Dianin-Vulkanisatdonsmittels
des Beispiels 1 bei 20 C in einer Menge von 100 Teilen Fräpolymerisat auf 9i24- Teile Vulkanisationsmittel
(d. h. einem KHVKCO-Verhältnis -von C,S) kontinuierlich vermischt
und die Mischung wurde mit einer Geschwindigkeit von 1,56 kg (3 Ib.). pro Minute in Stahl- und lolystyrolfornien (alle bei 200C)
verteilt« Jede Form wurde zu etwa 1/10 mit der flüssigen Mischling
gefüllt. Etwa 4-5 Sekunden später hatte sich die Mischung so ausgedehnt,
dal: sie gerade die Formen ausfüllte,und hatte abgebunden.
Die Schüttdichte des zellularen Produkts betrug 0,11 g/ccia aus^-
schließlieh einer faktisch unverschäuriten Oberflächenhaut von
90 9882/1619 ν
; ; BAD
etwa 1 mm Dicke. Die Zellstruktur war offen mit etwa 40 Poren pro
2,54 cm (1 linear inch) und das Produkt war zäh und elastisch.
1CO Teile des Präpolymerisats B des Beispiels 1 wurden mit 20 Teilen Methylenchlorid vermischt. Unter Verwendung eines Mark 4A
Dispenser und eines Mark 7 Mechanical Mixer, hergestellt von der Viking Engineering Company, wurde ein Strom dieser Mischung bei
50°C mit einem Strom des flüssigen Diamin-Vulkänisationsmittels des Beispiels 1 bei 20°C in einer Menge von 100 Teilen Präpolymerisat
auf 9i57 Teile Vulkanisationsmittel (d. h. einem HEL/
έ._
NCO-Verhältnis von 0,8) vermischt. Gleichzeitig wurde in den
Mischerkopf Luft mit einem Druck von 6,62 kg/cm (80 psig) eingeleitet.
Der erhaltene Strom aus feinen Teilchen, der mit einer Geschwindigkeit von 5»44 kg (12 Ib.) pro Minute verteilt wurde,
wurde auf eine vertikale Kartonoberfläche aufgesprüht, die teilweise
mit einem Nylongev/ebe bedeckt war. Nach dem Aufsprühen auf.
diene beiden Materialien entstand ein wasserdichter Überzug aus einem starken Urethanelastomeren.
Aus einem Polvpropylenätherdiol mit einem mittleren Molekulargewicht
von 12C0 und der in Beispiel 1 beschriebenen 80/20-Tolylendiisocyanat-Isomerenmischung
wurden die beiden Präpolymerisate A und B hergestellt. Das Präpolymerisat A wurde hergestellt durch
Verrühren von 100 Teilen des Polyäthers mit 29 Teilen des ToIylendiisocr/anets
unter Stickstoff, xObei die Temperatur auf 100°C erhöht
und 2 Stunden lang bei diesem 'Jert gehalten wurde. Beim Abkühlen auf Raumtemperatur war das Präpolymerisat ein Sirup mit
einem ITCO-Grupr. engehalt von 5,10 %. Das Prä polymerisat B wurde
hergestellt durch Versischen von 1CC Teilen des Polyäthers und 5
Teilen Stearinsäure unter Stickstoff, Erhitzen auf 400Cv1 um die
Stearinsäure zu lösen, und anschließendes Einrühren von 30 Tteilen
Diisocyanat und Erhitzen der Kischung auf 100°C und 2-st5indxges
Halten bei dieser Temperatur. Beim Abkühlen auf Räumteciperatur war
das Präpolymerisat ein Sirup mit einem KCO-Gruppengehalt" von1*
909882/1619 ^ ta
bad original
5j52 %, was der Umsetzung von je einer COOH-Gruppe mit einer
NOO-Gruppe entspricht.
Es wurden 2 getrennte Mischungen mit folgender Zusammensetzung hergestellt, wobei in der einen das Präpolymerisat A und in der
anderen/Präpolymeresat B verwendet wurde.
Gew.%
Präpolymerisat 100
AoR. Natriumchlorid I70
Methyläthylketon 10
Zu der das Präpolymerisat A enthaltenden Mischung wurden unter
schnellem Rühren 8,64- Teile der flüssigen Aminmischung des Beispiels
1 (NiLp/NCO-Verhältnis 0>8) zugegeben. Die erhaltene Mischung
wurde in eine flache offene Form gegossen und mit Hilfe
einer Rakel ausgestrichen. Das Material band allmählich ab und die erhaltene Folie war nach 30 Minuten stark genug zum Entformen
ohne Verzerrung oder Reißen. Es wurde ein ähnliches Verfahren
durchgeführt unter Verwendung des Präpolymerisats B, wobei jedoch 9,36 Teile des Amin-Vulkanisationsmittels (NHp/NCO-Verhältnis
0,8) verwendet wurden. Diese Folie war nach nur 5 Minuten stark genug zur Entformung ohne Verzerrung oder Reißen,, Das
Natriumchlorid wurde mit heißem Wasser aus den Folien ausgelaugt, um stark mikroporöse elastomere Produkte zu ergeben, die leicht
durchlässig für Luft und Wasserdampf sind.
100 Teile des Präpolymerisats B des Beispiels 7 wurden mit 1 Teil
eines Silicon-oberflächenaktiven Mittels Silcocell EP 380 (von I.C.I. Ltd.) und 2 Teilen getrocknetem Titandioxyd vermischt.
Unter Verwendung eines Mark M-A Dispenser und eines Mark 7 Mechanical
Mixer, beide hergestellt von der Viking Engineering Company, wurde ein Strom dieser Mischung bei 900C mit einem Strom
.des flüssigen Amin-Vulkanisationsmittels des Beispiels 1 bei 20°C
in einer Menge von 100 Teilen Präpolymerisat auf 10,53 Teile des Vulkanisationsmittels (NHp/NCO-Verhältnis 0,9) vermis cht. ,Gleichzeitig
wurde trockenes gasförmiges Kohlendioxyd in den Mischer-
909882/1619
kopf unter einem Einführungsdruck von 7»68 kg/cm (95 psig) eingeleitet.
Der erhaltene Schaumstrom v/urde mit einer Geschwindigkeit
von 1,36 kg (3 lbe) pro Minute in eine nicht-erhitzte Schuhsohlenform
aus Stahl verteilt. Ein nicht-erhitzter Stahlleisten, der mit einem Schuhoberleder und einer Brandsohle versehen war,
wurde sofort auf die Form als Formoberteil aufgelegt« Der Schaum hatte 30 Sekunden nach dieser Operation abgebunden und der Schuh
wurde 2 Minuten später aus der Form als völlig einteilige» Produkt
entnommen. Die Sohle, die fest mit dem Oberleder verbunden war, hatte eine Dichte von 0,60 g/cm einschließlich der sehr
dünnen Haut aus praktisch nicht-zellularem Polyurethan. Seine
Porengröße war außerordentlich fein.
Nach dem Anformen der Sohle auf die oben beschriebene Weise wurde
eine Reihe von flachen Testfolien ausgebreitet und diese ergaben die folgenden Testergebnisse:
Dichte (g/ccm) 0,60
Eindruckhärte (°Shore A) 70
Reißfestigkeit kg/cm2 (Ib./sq.in.) 57,2 (813)
Dehnung beim Bruch in % 362
Kerbzähigkeat in kg/cm V/eite (lbo/in.) 78,6
Kompressionsverformung nach 242Std. unter
einer Belastung von 7»03 kg/cm (100 Ib./sq.
in.) bei 20. G und anschließender 1-stündi-
ger Erholung in % 5jO
(cut growth;
Schnittwachstum/beim Hall-Biegetest in mm -
Schnittwachstum/beim Hall-Biegetest in mm -
nach 150 Kc 2
Schnitt G . . ., :
Schnittwachstum im SATRA Ross-Biegetest
nach 150 Kc (mm) - bei 20°C . O
- bei -50C 0
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BAD ORiQiNAU
Claims (32)
1. Polyurethan-Präpolynerisat-Zusaiitinensetzung, dadurch gekennzeichnet,
daß sie aus einem Polyurethanpräpolymerisat und dem Reaktionsprodukt
einer Carbonsäure mit einem monomeren Isocyanat besteht.
2. Polyurethan-Fräpolymerisat-Zusarimensetzung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Carbonsäure eine monofunktionelle Carbonsäure ist.
3. Polyurethan-Prüpolymerisat-Zusammensetzung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Carbonsäure eine gesättigte Iconocarbonsäure
ist.
4. Polyurethan-Präpolymerisat-Zusammensetzung nach Anspruch 3 t
dadurch gekennzeichnet, daß die Carbonsäure Essigsäure ist.
5. Polyurethan-Präpolymerisat-Zusammensetzung nach Anspruch 31
dadurch gekennzeichnet, daß die Carbonsäure Stearinsäure ist.
6. Polyurethan-Fräpolyraerisat-Zusammensetzung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Carbonsäure eine difunktionelle
Carbonsäure ist.
7. Polyurethan-Präpolymerisat-Zusammensetzung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Carbonsäure eine gesättigte Dicarbonsäure
ist. . '
8. Polyurethan-Präpolynierisat-Zusaninensetzung nach Anspruch 7»
dadurch gekennzeichnet, daß die Carbonsäure Sebacinsäure ist.
9. Polyurethan-Fräpolymerisat-Zusaisnensetzung nach einen der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyurethan-Präpolyr=erisat
das Seaktionsproäukt eines Polypropylenätherdiols
mit Tolylendiisocyanat ist.
10· Polyurethan—Präpolymerisat-Zusaiiimensetsung nach eines der
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BADORiQlNAi
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das monomere
Isocyanat Tolylendiisocyanat ist«
11. Polyurethan-Präpolymerisat-Zusammensetzurig nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es durch
vollständige Umsetzung einer Mischung aus der Carbonsäure und
einem polymeren Polyol mit einer zur Umsetzung sowohl mit dem polymeren Polyol als auch mit der Carbonsäure ausreichenden Menge
an monomeren! Isocyanat hergestellt wurde.
12. Verfahren zur Herstellung eines geformten Gegenstands, da-
die
durch gekennzeichnet, daß eine/ Polyurethanpräpolymerisatzusäm-
durch gekennzeichnet, daß eine/ Polyurethanpräpolymerisatzusäm-
mensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 und ein polyfunktifc
onelles Amin-Vulkanisationsmittel enthaltende formbare Zusammensetzung
in die gewünschte Form gebracht und wenigstens teilweise gehärtet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die
formbare Zusammensetzung in die gewünschte Form gegossen wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die
formbare Zusammensetzung auf einen vorgeformten Gegenstand als
Überzug aufgebracht wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 1-4, dadurch gekennzeichnet,
daß die formbare Zusammensetzung vor öder während.
W der Kärtun.;sstufe verschäumt wird. -
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis I5, dadurch gekennzeichnet , daß die Fol^nirethan-Prapolymerisat-Zusammensetzung
verschäunt wird bevor ihr das polyfunktionelle Amin-Vulkanisationsmittel
zugesetzt vnirde ο · ■ '
17. Verfahren zur Herstellung eines geformten Gegenstands, dadurch
gekennzeichnet, da2 eine formbare Zusammensetzung, 'die erne Polyurethan-Präpolymerisat-Zusamiaensetzung nach .einem der An-. ■.■■-■
Sprüche 1 bis 11 und ein polyfunktionelles Amin-Vulkanisationsmittel
enthält, ,in eine Form gegeben und wenigstens teilweise in
5 ■ ' ·'—-"■ 909882/1619
_ / 1925602
der Form gehärtet wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die
formbare Zusammensetzung vor und/oder während ihrer Einführung in die Form verschäumt wird*
19· Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, gekennzeichnet, daß die
formbare Zusammensetzung in der Form verschäumt wird.
20. Verfahren nach .einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch ge- ;
kennzeichnet, daß die Form vor der Einführung der formbaren Zusammensetzung erhitzt wird, um die Härtung der Zusammensetzung.
zu beschleunigen. · , -
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Form während und/oder nach der Einführung
der formbaren Zusammensetzung erhitzt wird, um das Aushärten der
Zusammensetzung zu beschleunigen.
22. Verfahren nach Anspruch 12, 13, 14- oder. 17* dadurch gekennzeichnet,
daß in die formbare Zusammensetzung ein Feststoff eingearbeitet wird, der gegenüber dem Rest der Zusammenset-zung
inert ist, der jedoch nach der Härtungsstufe aus der Zusammensetzung
ausgelaugt werden kann, und daß der Feststoff nach der. Härtungsstufe aus der Zusammensetzung ausgelaugt wird, wobei ·
ein mikroporöses Produkt entsteht.
23. Verfahren nach. Anspruch-22, dadurch gekennzeichnet,-daß als
Feststoff Natriumchlorid verwendet wird»; · ■ '
24. Verfahren, nach Anspruch 12 oder 13-» · dadurch gekennzeichnet,
daß der geformte Gegenstand eine Schuhsohle ist.
25. Verfahren nach einem dar Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet
, daß der geforate^Gegenstand eine Schuhsohle ist.
26* . Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die
Form, in der die Schuhsohle hergestellt jv/ird., durch einen Leisten
909982/1619
verschlossen Ist, der ein Schuhoberleder tr:ägt, wodurch die formbare
Zusammensetzung in Berührung mit dem Schuhoberleder gehärtet wird, um die Sohle an dem Oberleder zu befestigen·
27» Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 26, dadurch gekennzeichnet,
daß das polyfunktlonelle Amln-Vulkanisationsniittel
ein diprlmäres oder disekundäres AmIn ist»
28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das polyfunktionelle Amin-Vulkanisationsmittel aus einer Mischung aus
Isomeren von Diäthyltolylen-2,4—diamin besteht,
29. Verfahren zur Herstellung einer Polyurethan-Prapolyiaerisat—
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Mischung aus der Garbonsäure und dem polymeren Polyol mit einer zur Umsetzung mit sowohl dem polymeren
Polyol als auch der Carbonsäure mindestens ausreichenden Menge an monomerem Isocyanat umgesetzt wird»
30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die
Umsetzung durch Erhitzen der Mischung aus der Carbonsäure und dem polymeren Polyol mit dem monomeren Isocyanat bei einer Temperatur
in dem Bereich von 40 bis 120 G durchgeführt wird.
31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Temperatur in dem Bereich von 70 bis 1100C angewendet wird«
32. Gegenstand wie er bei einem Verfahren gemäß einem der An—
,Sprüche 12 bis 28 erhalten wird..
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BAD
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