DE19633479A1

DE19633479A1 - Mehrschichtiges, flächiges Formteil mit einer Sichtseite und einer Tragschicht

Info

Publication number: DE19633479A1
Application number: DE19633479A
Authority: DE
Inventors: Heinz Dr Hausmann; Joachim Dr Petzoldt; Reinhold Dederichs; Elke Springer
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1996-08-20
Filing date: 1996-08-20
Publication date: 1998-02-26
Also published as: GR3035230T3; PL331733A1; EP0920470A1; PT920470E; AU4117697A; CA2263511A1; CZ57899A3; DK0920470T3; EG20813A; ES2152698T3; CZ291590B6; ATE197601T1; EP0920470B1; DE59702646D1; BR9711209A; AU719255B2; US6120903A; WO1998007774A1; CA2263511C

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

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

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

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.-%,

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.