DE19633479A1 - Mehrschichtiges, flächiges Formteil mit einer Sichtseite und einer Tragschicht - Google Patents
Mehrschichtiges, flächiges Formteil mit einer Sichtseite und einer TragschichtInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein mehrschichtiges, flächiges Formteil mit
einer Sichtseite und einer Tragschicht, insbesondere in Form von Sanitär-Einrich
tungen wie Badewannen oder Duschtassen. Ferner können erfindungsgemäß mehr
schichtige, flächige Formteile als Innen- und Außenverkleidungen z. B. von Wohn
wagen, im Bootsbau und ähnlichem eingesetzt werden.
Gemäß DE-A 42 23 993 ist es bekannt, die Sicht- und Gebrauchsseite von
Badewannen und Duschtassen aus tiefgezogenem thermoplastischen Material, ins
besondere Polymethylmethacrylat, auszubilden und auf der Rückseite mit einer tra
genden Polyurethan-Schicht zu versehen, wobei das Tiefziehformteil als verlorene
Form für die Polyurethan-Schicht eingesetzt wird. Der Vorteil solcher Sanitär
artikel wird in deren Recyclefähigkeit gesehen, indem die Thermoplast-Schicht
von der Polyurethan-Schicht einfach durch Temperaturerhöhung abgelöst werden
kann.
Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, solche mehrschichtigen, flächigen Form
teile mit einer Sicht- und gegebenenfalls Gebrauchsseite und einer Tragschicht
vollständig aus Polyurethan herzustellen, indem eine im wesentlichen lösungsmit
telfreie Polyurethan-Lackschicht zunächst auf eine Negativform aufgetragen wird
und auf die noch nicht ausgehärtete Polyurethan-Lackschicht eine Polyurethan-
Tragschicht aufgebracht wird.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demgemäß ein mehrschichtiges,
flächiges Formteil mit einer Sichtseite und einer Tragschicht, wobei die Sichtseite
aus einer Polyurethan-Schicht besteht, die durch Aushärten einer ersten Mischung,
enthaltend
- a1) Lackpolyisocyanate auf Basis 1,6-Diisocyanatohexan und/oder Isophorondi isocyanat mit einer Viskosität von 100 bis 10 000 mPa·s und einem NCO-Gehalt von 5 bis 30 Gew.-%,
- b1) Polyester und/oder Polyether mit einer Viskosität von 200 bis 5000 mPa·s und einem OH-Gruppen-Gehalt entsprechend einer OH-Zahl von 33 bis 1000,
- c1) gegebenenfalls üblichen Pigmenten, Füllstoffen, Additiven und Katalysato ren sowie
- d1) gegebenenfalls Lösungsmittel in Mengen von maximal 5 Gew.-%,
erhalten wurde,
und die Tragschicht aus einer Polyurethan-Schicht, die durch Aushärten einer zweiten Mischung, enthaltend
und die Tragschicht aus einer Polyurethan-Schicht, die durch Aushärten einer zweiten Mischung, enthaltend
- a2) Semiprepolymere auf Basis Methylendiisocyanat und Polyetherpolyol mit einem NCO-Gehalt von 20 bis 30 Gew.-%,
- b2) Polyetherpolyole mit einer OH-Zahl von 250 bis 400 und
- c2) 10 bis 60 Gew.-%, bezogen auf die Mischung, verstärkende Füllstoffe und/oder Fasern,
erhalten wurde.
Als Lackpolyisocyanate auf HDI-Basis 1,6-Diisocyanatohexan geeignet sind insbe
sondere Allophanat-, Biuret-, Isocyanurat-, Oxadiazin-, Uretdion- und/oder
Urethangruppen aufweisende Derivate von HDI der an sich bekannten Art mit den
vorstehend genannten Kenndaten zu verstehen. Geeignet sind somit beispielsweise
Uretdion- und/oder Isocyanuratgruppen aufweisende Polyisocyanate der in
EP-A-0 010 589, -0 089 297, -0 173 252, -0 178 520, -0 330 966, -0 337 116,
-0 377 177, -0 456 062 und -0 495 307 oder den DE-OS 32 19 608 und
38 10 908 genannten Art; Biuretgruppen aufweisende Polyisocyanate der in EP-A-0 150 769
und -0 320 703, den US-P 3 903 127, 3 976 622 und 4 028 392
oder den DE-OS 28 08 801, 30 30 655 und 31 33 865 genannten Art;
Allophanat- und gegebenenfalls Isocyanuratgruppen aufweisende Polyisocyanate
der in EP-A-0 000 194, -0 496 208, -0 524 500, -0 524 501 und -0 566 037
genannten Art; Oxadiazingruppen aufweisende Polyisocyanate der in der DE-OS 16 70 666
genannten Art oder beliebige Gemische solcher Polyisocyanate.
Bevorzugt sind Lackpolyisocyanate mit Uretdion- oder Allophanat- und/oder
Isocyanuratstruktur, die bei 23°C eine Viskosität von 100 bis 1500 mPa·s und
einen Gehalt an Isocyanatgruppen von 17 bis 24 Gew.-% aufweisen und einen
Gehalt an monomerem HDI von weniger als 0,5 Gew.-%.
Ferner geeignet sind Allophanat- oder Isocyanuratgruppen aufweisende Lackpoly
isocyanate auf Basis Isophorondiisocyanat (IPDI) mit einem Gehalt an Isocyanat
gruppen von 10 bis 25 Gew.-% und einem Gehalt an monomeren Diisocyanaten
von weniger als 0,5 Gew.-%.
Die Herstellung solcher Isocyanuratgruppen aufweisenden Polyisocyanate auf
Basis IPDI ist bekannt und beispielsweise in EP-A-0 003 765, -0 017 998 oder
-0 193 828 oder in den DE-OS 19 34 763 und 26 44 684 beschrieben.
Vorzugsweise werden Lackpolyisocyanate eingesetzt, die zwischen 10 und
60 Gew.-% eines auf 1,6-Diisocyanatohexan basierenden Biurets enthalten. Hier
durch wird die Verarbeitungsviskosität gesenkt und die Verarbeitungszeit ver
längert, andererseits die Aushärtung bei höheren Temperaturen beschleunigt. Die
erfindungsgemäß bevorzugt einzusetzende Mischung von Lackpolyisocyanaten
weist eine Viskosität von 100 bis 10 000, besonders bevorzugt von 200 bis
5000 mPa·s, auf.
Als Polyolkomponente b1) bzw. als Bestandteil der Polyolkomponente b1)
geeignet sind die an sich bekannten Polyhydroxylverbindungen vom Polyester- und
Polyethertyp.
Die Polyesterpolyole lassen sich in an sich bekannter Art und Weise durch Um
setzung von mehrwertigen Alkoholen mit unterschüssigen Mengen an mehrwer
tigen Carbonsäuren, entsprechenden Carbonsäureanhydriden, entsprechenden Poly
carbonsäureestern von niederen Alkoholen oder Lactonen herstellen.
Zur Herstellung dieser Polyesterpolyole geeignete mehrwertige Alkohole sind
insbesondere solche des Molekulargewichtsbereichs 62 bis 400, wie z. B. 1,2-Ethan
diol, 1,2- und 1,3-Propandiol, die isomeren Butandiole, Pentandiole, Hexan
diole, Heptandiole und Octandiole, 1,2- und 1,4-Cyclohexandiol, 1,4-Cyclohexan
dimethanol, 4,4′-(1-Methylethyliden)-biscyclohexanol, 1,2,3-Propantriol, 1,1,1-Tri
methylolethan, 1,2,6-Hexantriol, 1,1,1-Trimethylolpropan, 2,2-Bis(hydroxymethyl)-
1,3-propandiol oder 1,3,5-Tris(2-hydroxyethyl)-isocyanurat.
Die zur Herstellung der Polyesterpolyole verwendeten Säuren oder Säurederivate
können aliphatischer, cycloaliphatischer und/oder heteroaromatischer Natur sein
und gegebenenfalls, z. B. durch Halogenatome, substituiert und/oder ungesättigt
sein. Beispiele geeigneter Säuren sind beispielsweise mehrwertige Carbonsäuren
des Molekulargewichtsbereichs 118 bis 300 oder deren Derivate, wie beispiels
weise Bernsteinsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Tri
mellitsäure, Phthalsäureanhydrid, Tetrahydrophthalsäure, Maleinsäure, Malein
säureanhydrid, dimere und trimere Fettsäuren, Terephthalsäuredimethylester und
Terephthalsäure-bis-glykolester.
Zur Herstellung der Polyesterpolyole können auch beliebige Gemische dieser
beispielhaft genannten Ausgangsverbindungen eingesetzt werden.
Bevorzugte Polyesterpolyole sind jedoch solche, wie sie sich in an sich bekannter
Weise aus Lactonen und einfachen mehrwertigen Alkoholen, wie z. B. den oben
beispielhaft genannten, als Startermoleküle unter Ringöffnung herstellen lassen. Ge
eignete Lactone zur Herstellung dieser Polyesterpolyole sind beispielsweise β-
Propiolacton, γ-Butyrolacton, γ- und δ-Valerolacton, ε-Caprolacton, 3,5,5- und
3,3,5-Trimethylcaprolacton oder beliebige Gemische solcher Lactone.
Die Herstellung erfolgt im allgemeinen in Gegenwart von Katalysatoren, wie bei
spielsweise Lewis- oder Brönstedt-Säuren, organischen Zinn- oder Titanverbin
dungen, bei Temperaturen von 20 bis 200°C, vorzugsweise 50 bis 160°C.
Die Polyetherpolyole lassen sich in an sich bekannter Weise durch Alkoxylierung
geeigneter Startermoleküle herstellen. Zur Herstellung dieser Polyetherpolyole
können beliebige mehrwertige Alkohole, beispielsweise solche des Molekularge
wichtsbereichs 62 bis 400, wie sie oben bei der Herstellung von Polyesterpolyolen
beschrieben wurden, als Startermoleküle eingesetzt werden.
Für die Alkoxylierungsreaktion geeignete Alkylenoxide sind insbesondere Ethylen
oxid und Propylenoxid, die in beliebiger Reihenfolge oder auch im Gemisch bei
der Alkoxylierungsreaktion eingesetzt werden können.
Vorzugsweise bestehen die Alkylenoxideinheiten der Polyetherpolyole zu minde
stens 80%, besonders bevorzugt jedoch ausschließlich, aus Propylenoxideinheiten.
Die Mischung zur Herstellung der Sichtseite kann außer den genannten zweikom
ponentigen Bindemitteln in der Beschichtungstechnologie übliche Hilfs- und
Zusatzstoffe c1) enthalten, wie beispielsweise Füllstoffe, Pigmente, Härtungska
talysatoren, UV-Schutzmittel, Antioxidantien, Mikrobizide, Algizide, Wasser
fänger, Thixotropieträger, Netzmittel, Verlaufshilfsmittel, Mattierungsmittel, Anti
rutschmittel, Entlüftungsmittel oder Extender. Die Hilfs- und Zusatzstoffe c1) wer
den je nach den Erfordernissen der durch die Applikation der Beschichtung zu
lösenden Probleme und ihrer Verträglichkeit in die a1)- und b1)-Komponente ein
gemischt.
Geeignete Füllstoffe sind beispielsweise Schwerspat, Talkum, Stein- oder Kunst
stoffgranulate, Glaskugeln, Sand oder Kork, die gegebenenfalls in Mengen von bis
zu 200 Gew.-%, bezogen auf das aus den Einzelkomponenten a1) und b1) beste
hende Bindemittelgemisch, eingesetzt werden können.
Geeignete Pigmente sind beispielsweise Schwerspat, Talkum, Titandioxid, Zink
oxid, Eisenoxide, Chromoxide oder Ruße. Eine ausführliche Übersicht über
Pigmente für Anstrichstoffe gibt das "Lehrbuch der Lacke und Beschichtungen,
Band II, Pigmente, Füllstoffe, Farbstoffe", Kittel, Verlag W.A. Colomb in der
Heenemann GmbH, Berlin-Oberschwandorf, 1974, S. 17-265. Die beispielhaft
genannten Pigmente können, falls überhaupt, in Mengen von bis zu 100 Gew.-%,
bezogen auf das aus den Einzelkomponenten a1) und b1) bestehende Bindemittel
gemisch, eingesetzt werden.
Ferner können auch Katalysatoren der aus der Polyurethan-Chemie an sich
bekannten Art enthalten sein. Hierzu gehören beispielsweise die bekannten Blei- oder
Wismutverbindungen, vorzugsweise die in diesem Zusammenhang bekannten
Zinnverbindungen und tertiären Amine, wie sie beispielsweise in "Kunststoff
Handbuch 7, Polyurethane" Carl-Hanser-Verlag, München - Wien, 1984, S. 97-98,
näher beschrieben sind. Derartige Katalysatoren können, falls überhaupt, in
Mengen von bis zu 2 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des aus den Einzelkompo
nenten a1) und b1) bestehenden Bindemittels, eingesetzt werden.
Weitere gegebenenfalls mitverwendete Hilfs- und Zusatzstoffe sind beispielsweise
UV-Schutzmittel, Antioxidantien, Mikrobizide, Algizide, Wasserfänger, Thixotro
pieträger, Netzmittel, Verlaufsmittel, Mattierungsmittel, Antirutschmittel, Entlüf
tungsmittel oder Extender. Derartige Hilfs- und Zusatzmittel sind beispielsweise in
"Lehrbuch der Lacke und Beschichtungen, Band III., Lösemittel, Weichmacher,
Additive, Zwischenprodukte", H. Kittel, Verlag W.A. Colomb in der Heenemann
GmbH, Berlin-Oberschwandorf, 1976, S. 237-398, beschrieben. Als Wasserfänger
wirkende Trockenmittel sind beispielsweise in "Kunststoff Handbuch 7, Poly
urethane", Carl-Hanser-Verlag, München - Wien, 1983, S. 545 näher beschrieben.
Die Gesamtmenge derartiger weiterer Hilfs- und Zusatzstoffe beträgt im allge
meinen 0 bis 25 Gew.-%, bezogen auf das aus den Einzelkomponenten a1) und
b1) bestehende Bindemittel.
Wesentlich ist, daß die die Sichtseite bildende erste Mischung einen möglichst
geringen Lösungsmittelgehalt aufweist, da sonst bei größerer Schichtdicke und
insbesondere nach Auftragen der die Tragschicht bildenden zweiten Mischung
während der Härtung Blasen auftreten können. Geringe Lösungsmittelmengen
können aber die Pigmentbenetzung bei Mitverwendung von Pigmenten und Füll
stoffen fördern.
Die Komponenten a1) und b1) werden in einem solchen Verhältnis nach den
üblichen Methoden der Polyurethan-Chemie vermischt, daß die Kennzahl 90 bis
130 beträgt.
Zur Herstellung der zweiten Mischung werden Polyetherpolyole mit einer OH-Zahl
von 250 bis 400 eingesetzt, vorzugsweise eine Mischung aus Polyetherpolyolen,
wobei die Mischung eine mittlere OH-Zahl von 250 bis 400 aufweist. Besonders
bevorzugt besteht das Polyetherpolyol aus einer Komponente mit einer OH-Zahl
von 350 bis 550 und einer zweiten Komponente mit einer OH-Zahl von 30 bis 50.
Die Isocyanatkomponente wird in Form eines Semiprepolymers auf Basis
Diphenylmethan-4,4′-diisocyanat (MDI) und Polyetherpolyolen mit einem NCO-Ge
halt von 20 bis 30 Gew.-% eingesetzt. Ferner können der zweiten Mischung in
untergeordneten Mengen (unterhalb 3 Gew.-%, vorzugsweise unterhalb 1 Gew.-%)
Kettenverlängerungsmittel, z. B. niedermolekulare Diamine, Kondensationskata
lysatoren, z. B. Diaza-dicyclo-octan, Entschäumungsmittel, z. B. Polyethersiloxane
und andere Modifizierungsmittel zugesetzt werden. Das Mengenverhältnis von
Polyetherpolyolen und Isocyanatkomponenten wird vorzugsweise in einem solchen
Verhältnis gewählt, daß die Kennzahl 90 bis 130 beträgt.
Als verstärkende Füllstoffe sind insbesondere mineralische Füllstoffe geeignet.
Vorzugsweise werden jedoch Fasern, insbesondere Kurzglasfasern, von 3 bis
15 µm Durchmesser und 0,3 bis 3 mm Länge eingesetzt.
Die Mischungen werden nach den in der Polyurethan-Chemie üblichen Verfahren
in Mischaggregaten kontinuierlich hergestellt und auf eine Negativform durch
Sprühen oder Gießen aufgebracht. Dabei wird zuerst die die Sichtseite bildende
erste Mischung aufgebracht und bevor diese ausgehärtet ist, die zweite Mischung
für die Tragschicht aufgebracht. Die gemeinsame Aushärtung beider Schichten
erfolgt bei 20 bis 120°C, vorzugsweise 40 bis 100°C, über einen Zeitraum von 15
Minuten bis 24 Stunden, je nach der Härtungstemperatur.
Die die Sichtseite bildende Schicht weist vorzugsweise eine Dicke von 0,2 bis
0,7 mm auf. Die Tragschicht kann je nach Einsatzgebiet des mehrschichtigen
flächigen Formteils eine Dicke zwischen 2 und 10 mm aufweisen. Gegebenenfalls
kann die Dicke der Tragschicht variabel sein, so daß stärker beanspruchte Stellen
dicker ausgebildet sind. Ferner kann die Tragschicht in Form eines Sandwichs aus
unverschäumtem und verschäumtem Polyurethan ausgebildet werden, indem die
zweite Mischung mehrschichtig aufgetragen wird, wobei in einer mittleren Schicht
ein Treibmittel zugesetzt wird.
Claims (7)
1. Mehrschichtiges, flächiges Formteil mit einer Sichtseite und einer Trag
schicht, wobei
die Sichtseite aus einer Polyurethan-Schicht besteht, die durch Aushärten einer ersten Mischung, enthaltend
die Sichtseite aus einer Polyurethan-Schicht besteht, die durch Aushärten einer ersten Mischung, enthaltend
- a1) Lackpolyisocyanate auf Basis 1,6-Diisocyanatohexan und/oder Iso phorondiisocyanate mit einer Viskosität von 100 bis 10 000 mPa·s und einem NCO-Gehalt von 5 bis 30 Gew.-%,
- b1) Polyester und/oder Polyether mit einer Viskosität von 200 bis 5000 mPa·s und einem OH-Gruppen-Gehalt entsprechend einer OH-Zahl von 33 bis 1000,
- c1) gegebenenfalls üblichen Pigmenten, Füllstoffen, Additiven und Katalysatoren sowie
- d1) gegebenenfalls Lösungsmittel in Mengen von maximal 5 Gew.-%,
erhalten wurde,
und die Tragschicht aus einer Polyurethan-Schicht, die durch Aushärten einer zweiten Mischung, enthaltend
und die Tragschicht aus einer Polyurethan-Schicht, die durch Aushärten einer zweiten Mischung, enthaltend
- a2) Semiprepolymere auf Basis Methylendiisocyanat und Polyether polyol mit einem NCO-Gehalt von 20 bis 30 Gew.-%,
- b2) Polyetherpolyole mit einer OH-Zahl von 250 bis 400 und
- c2) 10 bis 60 Gew.-%, bezogen auf die Mischung, verstärkende Füllstoffe und/oder Fasern,
erhalten wurde.
2. Formteil nach Anspruch 1, wobei die Komponente a1) ein auf 1,6-Diiso
cyanatohexan basierendes Biuret in einer Menge von 10 bis 60 Gew.-%,
bezogen auf die Komponente a1), enthält.
3. Formteil nach Anspruch 1 oder 2 in Form einer Duschtasse oder Bade
wanne.
4. Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die die Sichtseite
bildende Schicht eine Dicke von 0,2 bis 0,7 mm aufweist.
5. Verfahren zur Herstellung von Formteilen nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine die Sichtseite des Formteils
abbildende Form zunächst die erste Mischung aufgebracht wird und danach
auf die noch nicht ausgehärtete erste Mischung die zweite Mischung
aufgebracht wird.
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