DE19800287A1

DE19800287A1 - Aliphatische sinterfähige thermoplastische Polyurethanformmassen mit reduzierter mechanischer Festigkeit

Info

Publication number: DE19800287A1
Application number: DE19800287A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Kaufhold; Hans-Georg Hoppe; Rainer Dr Ohlinger; Michael Dr Kalbe; Hans-Hinrich Dr Kruse
Original assignee: Bayer AG; Benecke Kaliko AG
Current assignee: Bayer AG; Benecke Kaliko AG
Priority date: 1998-01-07
Filing date: 1998-01-07
Publication date: 1999-07-08
Also published as: BR9900015A; EP0928812B1; ES2210655T3; EP0928812A1; JPH11286604A; CA2257715A1; KR19990066918A; KR100571890B1; CA2257715C; US6166135A; DE59810157D1; PT928812E

Description

Die Erfindung betrifft lichtstabile, sinterfähige thermoplastische Polyurethanform massen mit reduzierter mechanischer Festigkeit, die sich nach dem Powder-Slush- Verfahren verarbeiten lassen. Die erfindungsgemäßen Formmassen eignen sich be sonders zur Herstellung genarbter Sinterfolien für die Innenauskleidung von Verkehrsmitteln, insbesondere als Abdeckung für Airbags in Kraftfahrzeugen.

Aliphatische thermoplastische Polyurethane werden für den Einsatz in der Innen ausstattung von Kraftfahrzeugen, z. B. in Oberflächenverkleidungen von Instrumenten tafeln, bereits beschrieben, beispielsweise in DE-C 42 03 307. Naturgemäß besteht hierbei der Wunsch, ein einheitliches Aussehen der gesamten Oberflächenverkleidung zu erreichen und diese daher aus einem einzigen Material zu fertigen. Es tritt hierbei jedoch das Problem auf, daß sich die gängigen aliphatischen thermoplastischen Poly urethane mit hoher Lichtechtheit und Temperaturstabilität aufgrund ihrer hervor ragenden mechanischen Eigenschaften, insbesondere der hohen Reißfestigkeit, nicht als Abdeckung für Airbags eignen.

Es bestand daher die Aufgabe, Materialien mit hoher Lichtechtheit und Temperaturstabilität zu entwickeln, die eine geringere mechanische Festigkeit aufweisen als die bekannten thermoplastischen Polyurethane.

In der DE-AS 16 94 135 ist ein Verfahren zur Herstellung von vernetzten Poly urethanen aus höhermolekularen, linearen Polyhydroxylverbindungen beschrieben, welche ein Gemisch aus 70 bis 90 Gew.-% Hexandiolpolycarbonat, das durch Um setzung von 1,6-Hexandiol und Diarylcarbonaten hergestellt worden ist, und das 10 bis 30 Gew.-% Mischpolyester aus u. a. Adipinsäure, 1,6-Hexandiol und 2,2'-Di methyl-1,3-Propandiol-Diisocyanate und niedermolekularen, mindestens zwei mit Iso cyanatgruppen reagierende Wasserstoffatome enthaltenden Kettenverlängerungs mittel, zum Beispiel 1,4-Butandiol, enthält. Es sollen ausschließlich aromatische Diisocyanate eingesetzt werden. Die Vernetzung der Polyurethane wird durch An wendung eines Überschusses an Diisocyanaten erreicht. Bei aus diesen Ausgangs stoffen hergestellten Polyurethanelastomeren bleibt die durch das Polycarbonat be dingte hohe Hydrolysebeständigkeit erhalten. Darüber hinaus zeigen derartige Elasto mere aber auch eine verbesserte Kältefestigkeit und Verarbeitbarkeit gegenüber den Elastomeren, zu deren Herstellung als Polyolkomponente reines 1,6-Hexandiolpoly carbonat eingesetzt wurde. Die bessere Verarbeitbarkeit wirkt sich besonders in der flüssigen Phase - beispielsweise beim Gießverfahren - aus, da die verwendeten Polyester-Polycarbonatgemische bei den Verarbeitungstemperaturen eine niedrigere Viskosität aufweisen als das reine Hexandiolpolycarbonat, weswegen die resultierende Folie leichter blasenfrei vergossen werden kann. Die nach diesem Verfahren herge stellten Produkte können im Maschinen- und Fahrzeugbau eingesetzt werden.

In DE-C 42 03 307 ist eine thermoplastisch in Form von Sinterpulver verarbeitbare Polyurethanformmasse zur Herstellung genarbter Sinterfolien beschrieben, wobei das Pulver ausschließlich aus linearen, aliphatischen Komponenten besteht. Die Polyol komponente setzt sich zusammen aus 60 bis 80 Gewichtsteilen eines aliphatischen Polycarbonatdiols mit einem Molekulargewicht M_n von 2000 und 40 bis 20 Ge wichtsteilen eines Polydiols auf Basis Adipinsäure, Hexandiol und Neopentylglykol mit einem Molekulargewicht M_n von 2000. Ferner enthält die Mischung 1,6-Hexa methylendiisocyanat in einem Äquivalenzverhältnis von 2,8 : 1,0 bis 4,2 : 1,0 bezogen auf das Polyolgemisch und 1,4-Butandiol als Kettenverlängerungsmittel, wobei das Äquivalenzverhältnis des 1,4-Butandiols bezogen auf das Polygemisch 1,3 : 1,0 bis 3,3 : 1,0 beträgt. Diese Materialien zeichnen sich unter anderem durch eine hohe Zug-, Einreiß- und Weiterreißfestigkeit aus. Auch EP-A 399 272 offenbart Polyurethanfolien mit guten mechanischen Eigenschaften, insbesondere hoher Reißfestigkeit.

Es wurde nun gefunden, daß sich Materialien mit hoher Lichtechtheit und Tempera turstabilität erhalten lassen, die eine geringere mechanische Festigkeit aufweisen als die bekannten thermoplastischen Polyurethane, wenn man lichtstabile thermo plastische Polyurethane mit bestimmten weiteren Komponenten modifiziert.

Gegenstand der Erfindung sind daher sinterfähige thermoplastische Formmassen ent haltend ein thermoplastisches Polyurethan auf Basis eines aliphatischen Diisocyanats sowie mindestens einen weiteren Vertreter aus der Polyvinylchlorid (PVC), Poly methylmethacrylat (PMMA), Ethylen/Vinylacetat-Copolymere (EVA) und Weich macher umfassenden Gruppe. Bevorzugt weisen die erfindungsgemäßen Formmassen eine Reißfestigkeit bei Raumtemperatur von nicht mehr als 20 N/mm², besonders be vorzugt nicht mehr als 15 N/mm² und eine Reißdehnung bei Raumtemperatur von nicht mehr als 450%, besonders bevorzugt nicht mehr als 300% (jeweils gemessenen nach EN ISO 527-3/5) auf. Bevorzugt beträgt die Reißfestigkeit der erfindungs gemäßen Formmassen bei -35°C nicht mehr als 30 N/mm², besonders bevorzugt nicht mehr als 25 N/mm² und die Reißdehnung bei -35°C nicht mehr als 200%, besonders bevorzugt nicht mehr als 100% (jeweils gemessenen nach EN ISO 527-3/2). Der Schmelzindex (MVR) der erfindungsgemäßen Formmassen, gemessen bei 200°C mit einer Last von 2,16 kg, beträgt bevorzugt mindestens 10 cm³/10 min, besonders bevorzugt mindestens 20 cm³/10 min.

In einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die erfindungsgemäßen Formmassen
50 bis 90 Gew.-Teile thermoplastisches Polyurethan auf Basis eines alipha tischen Diisocyanats,
20 bis 50 Gew.-Teile PMMA,
0 bis 10 Gew.-Teile EVA,
0 bis 10 Gew.-Teile Weichmacher.

Beispiele für besonders bevorzugte Ausführungsformen sind Formmassen, die pro 100 Gew.-Teile Formmasse bis zu 40 Gew.-Teile, insbesondere bis zu 30 Gew.-Teile PMMA enthalten und solche, die zusätzlich neben PMMA bis zu 10 Gew.-Teile, ins besondere bis zu 7 Gew.-Teile, Weichmacher oder EVA enthalten.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthalten die erfindungsgemäßen Formmassen
10 bis 90 Gew.-Teile thermoplastisches Polyurethan auf Basis eines alipha tischen Diisocyanats und
10 bis 90 Gew.-Teile PVC.

Besonders bevorzugt sind Formmassen, die pro 100 Gew.-Teile Formmasse bis zu 50 Gew.-Teile PVC enthalten.

Die Polyurethankomponente der erfindungsgemäßen Formmasse wird hergestellt durch Umsetzung von

A) organischem Diisocyanat, wobei mindestens ein Teil des Diisocyanats ein aliphatisches Diisocyanat ist,
B) linearem hydroxylterminiertem Polyol mit einem einem mittleren Molekulargewicht M_n von 1000 bis 4000,
C) Diolen oder Diaminen mit einem Molekulargewicht von 60 bis 500 als Kettenverlängerer,

wobei das Äquivalenzverhältnis von Isocyanat und Diol von 2,3 : 1,0 bis 6,2 : 1,0 und das Äquivalenzverhältnis von Kettenverlängerer und Diol 1,3 : 1,0 bis 5,2 : 1,0 betragen.

Als organische Diisocyanate A) können aliphatische und cycloaliphatische Diiso cyanate eingesetzt werden, wie sie z. B. in Justus Liebigs Annalen der Chemie 562, S. 75-136 beschrieben sind. Beispielhaft seien genannt Hexamethylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat, 1,4-Cyclohexandiisocyanat, 1-Methyl-2,4-Cyclohexandiiso cyanat und 1-Methyl-2,6-Cyclohexandiisocyanat sowie die entsprechenden Isomeren gemische und 4,4'-, 2,4'- und 2,2'-Dicyclohexylmethandiisocyanat sowie die ent sprechenden Isomerengemische. Bevorzugt besteht das eingesetzte organische Diiso cyanat zu mindestens 50 Gew.-% aus 1,6-Hexamethylendiisocyanat.

Bei Anwendungen mit geringeren Anforderungen an die Lichtstabilität, z. B. bei dunkel eingefärbten Formmassen, können Teile des aliphatischen Diisocyanats durch aromatische Diisocyanate ersetzt werden. Diese sind ebenfalls in Justus Liebigs Annalen der Chemie 562, S. 75-136 beschrieben. Beispiele sind 2,4-Toluylendiisocyanat, Gemische aus 2,4- und 2,6 Toluylendiisocyanat, 4,4'-, 2,2'- und 2,4'-Diphenylmethandiisocyanat, Ge mische aus 2,4- und 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, urethanmodifizierte flüssige 2,4- und/oder 4,4'-Diphenylmethandiisocyanate, 4,4'-Diisocyanatodiphenylethan(1,2) und 1,5-Naphthylendiisocyanat.

Als Komponente B) werden lineare hydroxyltermierte Polyole mit einem Molekular gewicht von 1000 bis 4000 eingesetzt. Produktionsbedingt enthalten diese oft kleine Mengen an nichtlinearen Verbindungen. Häufig spricht man daher auch von "im wesentlichen linearen Polyolen". Bevorzugt sind Polyester und Polycarbonat-Diole oder Gemische aus diesen.

Geeignete Polyester-Diole können beispielsweise aus Dicarbonsäuren mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 4 bis 6 Kohlenstoffatomen, und mehrwertigen Alkoho len hergestellt werden. Als Dicarbonsäuren kommen beispielsweise in Betracht: alipha tische Dicarbonsäuren, wie Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Korksäure, Azelain säure und Sebacinsäure und aromatische Dicarbonsäuren, wie Phthalsäure, Isophthalsäure und Terephthalsäure. Die Dicarbonsäuren können einzeln oder als Gemische, z. B. in Form einer Bernstein-, Glutar- und Adipinsäuremischung, verwendet werden. Zur Herstellung der Polyester-Diole kann es gegebenenfalls vorteilhaft sein, anstelle der Dicarbonsäuren die entsprechenden Dicarbonsäurederivate, wie Carbonsäurediester mit 1 bis 4 Kohlen stoffatomen im Alkoholrest, Carbonsäureanhydride oder Carbonsäurechloride zu verwen den. Beispiele für mehrwertige Alkohole sind Glykole mit 2 bis 10, vorzugsweise 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, wie Ethylenglykol, Diethylenglykol, 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, 1,10-Decandiol, 2,2-Dimethyl-1,3-propandiol, 1,3-Propandiol und Di propylenglykol. Je nach den gewünschten Eigenschaften können die mehrwertigen Alkohole allein oder gegebenenfalls in Mischung untereinander verwendet werden. Geeignet sind ferner Ester der Kohlensäure mit den genannten Diolen, insbesondere solchen mit 4 bis 6 Kohlenstoffatomen, wie 1,4-Butandiol oder 1,6-Hexandiol, Konden sationsprodukte von Hydroxycarbonsäuren, beispielsweise Hydroxycapronsäure und Poly merisationsprodukte von Lactonen, beispielsweise gegebenenfalls substituierten Capro lactonen. Als Polyester-Diole vorzugsweise verwendet werden Ethandiol-polyadipate, 1,4- Butandiol-polyadipate, Ethandiol-1,4-butandiol-polyadipate, 1,6-Hexandiol-neopentyl glykol-polyadipate, 1,6-Hexandiol-1,4-butandiol-polyadipate und Poly-caprolactone. Die Polyester-Diole besitzen Molekulargewichte von 1000 bis 4000 und können einzeln oder in Form von Mischungen untereinander zur Anwendung kommen.

Bei Anwendungen mit geringeren Anforderungen an die Lichtstabilität, z. B. bei dunkel eingefärbten Formmassen, können Teile der Polyester- bzw. Polycarbonat-Diole durch Polyether-Diole ersetzt werden.

Geeignete Polyether-Diole können dadurch hergestellt werden, daß man ein oder mehrere Alkylenoxide mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen im Alkylenrest mit einem Startermolekül, das zwei aktive Wasserstoffatome gebunden enthält, umsetzt. Als Alkylenoxide seien z. B. genannt: Ethylenoxid, 1,2-Propylenoxid, Epichlorhydrin und 1,2-Butylenoxid und 2,3- Butylenoxid. Vorzugsweise werden Ethylenoxid, Propylenoxid und Mischungen aus 1,2-Pro pylenoxid und Ethylenoxid eingesetzt. Die Alkylenoxide können einzeln, alternierend nacheinander oder als Mischungen verwendet werden. Als Startermoleküle kommen bei spielsweise in Betracht: Wasser, Aminoalkohole, wie N-Alkyl-diethanolamine, beispiels weise N-Methyl-diethanol-amin, und Diole, wie Ethylenglykol, 1,3-Propylenglykol, 1,4-Bu tandiol und 1,6-Hexandiol. Gegebenenfalls können auch Mischungen von Starter molekülen eingesetzt werden. Geeignete Polyether-Diole sind ferner die hydroxylgruppen haltigen Polymerisationsprodukte des Tetrahydrofurans. Es können auch trifunktionelle Polyether in Anteilen von 0 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die bifunktionellen Polyether, eingesetzt werden, jedoch höchstens in solcher Menge, daß ein thermoplastisch ver arbeitbares Produkt entsteht. Die im wesentlichen linearen Polyether-Diole besitzen Molekulargewichte von 1000 bis 4000. Sie können sowohl einzeln als auch in Form von Mischungen untereinander zur Anwendung kommen.

Als Kettenverlängerungsmittel C) werden aliphatische Diole oder Diamine mit einem Molekulargewicht von 60 bis 500 eingesetzt, vorzugsweise aliphatische Diole mit 2 bis 14 Kohlenstoffatomen, wie z. B. Ethandiol, 1,6-Hexandiol, Diethylenglykol, Dipropylenglykol und insbesondere 1,4-Butandiol, oder (cyclo)aliphatische Diamine, wie z. B. Isophoron diamin, Ethylendiamin, 1,2-Propylen-diamin, 1,3-Propylen-diamin, N-Methyl-propylen- 1,3-diamin, N,N'-Dimethyl-ethylendiamin. Es können auch Gemische der oben genannten Kettenverlängerer eingesetzt werden. Daneben können auch kleinere Mengen an Triolen zugesetzt werden.

Bei Anwendungen mit geringeren Anforderungen an die Lichtstabilität, z. B. bei dunkel eingefärbten Formmassen, können Teile der aliphatischen Diole und Diamine durch aro matische Diole und Diamine ersetzt werden. Beispiele für geeignete aromatische Diole sind Diester der Terephthalsäure mit Glykolen mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie z. B. Terephthalsäure-bis-ethylenglykol oder Terephthalsäure-bis-1,4-butandiol, Hydroxy alkylenether des Hydrochinons, wie z. B. 1,4-Di(-hydroxyethyl)-hydrochinon, und ethoxylierte Bisphenole. Beispiele für geeignete aromatische Diamine sind 2,4-Toluylen- diamin und 2,6-Toluylen-diamin, 3,5-Diethyl-2,4-toluylen-diamin und 3,5-Diethyl-2,6- toluylen-diamin und primäre mono-, di-, tri- oder tetraalkylsubstituierte 4,4'-Di aminodiphenylmethane.

Weiterhin können in geringen Mengen auch übliche monofunktionelle Verbindungen eingesetzt werden, z. B. als Kettenabbrecher oder Entformungshilfen. Beispielhaft genannt seien Alkohole wie Oktanol und Stearylalkohol oder Amine wie Butylamin und Stearyl amin.

Bevorzugt wird zur Herstellung der erfindungsgemäßen Formmassen ein aliphatisches thermoplastisches Polyurethan eingesetzt, das erhalten wird durch Umsetzung von
100 Gewichtsteilen eines Polyolgemisches aus
30 bis 80 Gewichtsteilen eines aliphatischen Polycarbonatdiols mit einem mittleren Molekulargewicht M_n von 1800 bis 2200 und
70 bis 20 Gewichtsteilen eines Polyalkandioladipats oder eines Polycapro lactondiols mit einem mittleren Molekulargewicht M_n von 1000 bis 4000 und
1,6-Hexamethylendiisocyanat in einem Äquivalenzverhältnis von 2,3 : 1,0 bis 6,2 : 1,0, bezogen auf das Polyolgemisch, und
1,4-Butandiol als Kettenverlängerungsmittel in einem Äquivalenzverhältnis von 1,3 : 1,0 bis 5,2 : 1,0, bezogen auf das Polyolgemisch,
wobei die NCO-Kennzahl, gebildet aus dem mit 100 multiplizierten Quotienten der Äquivalenzverhältnisse von Isocyanatgruppen und der Summe der Hydroxylgruppen von Polyolgemisch und Kettenverlängerungsmittel, 96 bis 99 beträgt.

Vorzugsweise wird bei der kontinuierlichen Herstellung der thermoplastischen Poly urethane gemäß dem Extruder- oder Bandverfahren ein Katalysator eingesetzt. Ge eignete Katalysatoren sind nach dem Stand der Technik bekannte und übliche tertiäre Amine, wie z. B. Triethylamin, Dimethylcyclohexylamin, N-Methylmorpholin, N,N'-Di methyl-piperazin, 2-(Dimethylaminoethoxy)-ethanol, Diazabicyclo-[2,2,2]-octan und ähnliche sowie insbesondere organische Metallverbindungen wie Titansäureester, Eisenverbindungen, Zinnverbindungen, z. B. Zinndiacetat, Zinndioctoat, Zinndilaurat oder die Zinndialkylsalze aliphatischer Carbonsäuren wie Dibutylzinndiacetat, Di butylzinndilaurat oder ähnliche. Bevorzugte Katalysatoren sind organische Metallver bindungen, insbesondere Titansäureester, Eisen- oder Zinnverbindungen. Ganz be sonders bevorzugt ist Dibutylzinndilaurat.

Neben den TPU-Komponenten und gegebenenfalls Katalysatoren können auch Hilfs mittel und Zusatzstoffe zugesetzt werden. Genannt seien beispielsweise Gleitmittel, wie Fettsäureester, deren Metallseifen, Fettsäureamide und Silikonverbindungen, Antiblockmittel, Inhibitoren, Stabilisatoren gegen Hydrolyse, Licht, Hitze und Ver färbung, Flammschutzmittel, Farbstoffe, Pigmente, anorganische und organische Füllstoffe und Verstärkungsmittel, die nach dem Stand der Technik hergestellt werden und auch mit einer Schlichte beaufschlagt sein können. Nähere Angaben über die genannten Hilfs- und Zusatzstoffe sind der Fachliteratur zu entnehmen, beispielsweise J.H. Saunders, K.C. Frisch: "High Polymers", Band XVI, Polurethane, Teil 1 und 2, Interscience Publishers 1962 bzw. 1964, R. Gächter, H. Müller (Ed.): Taschenbuch der Kunststoff-Additive, 3. Ausgabe, Hanser Verlag, München 1989 oder DE-A-29 01 774.

Die PMMA-Komponente sollte so gewählt werden, daß der Schmelzindex MVR bei 200°C und 21,6 kg zwischen 5 und 70 liegt.

Die EVA-Komponente sollte so gewählt werden, daß der Schmelzindex MVR bei 200°C und 2,16 kg zwischen 10 und 80 liegt und der Vinylacetatanteil mindestens 20% beträgt.

Eine Übersicht über in den erfindungsgemäßen Formmassen einsetzbare Weichmacher findet sich in R. Gächter, H. Müller (Ed.): Taschenbuch der Kunststoff-Additive, 3. Ausgabe, Hanser Verlag, München 1989. Für die erfindungsgemäßen Formmassen eignen sich insbesondere solche Verbindungen, die geringe Flüchtigkeit zeigen. Bei spiele hierfür sind Phthalsäure-C₁₀/C₁₂-Alkylester, Di-2-ethylhexylphthalat (DOP), Di isooctylphthalat (DIOP), Diisodecylphthalat (DIDP), Di-n-octylphthalat, Tri-2-ethyl hexyltrimellithat (TOTM) und Tri-n-octyltrimellithat.

Als PVC-Komponente können alle für das Power-Slush-Verfahren geeigneten Typen verwendet werden, die eine Härte im Bereich von 65 bis 85 Shore A aufweisen.

Die erfindungsgemäßen Formmassen können hergestellt werden, indem man das nach im Prinzip bekannten Verfahren hergestellte TPU-Granulat mit den jeweiligen Zu schlagstoffen vermischt und in dem Fachmann bekannter Weise durch Reextrusion kompoundiert. Anschließend kann die erhaltene Formmasse granuliert und durch Kaltmahlen in ein sinterfähiges Pulver überführt werden, das sich für die Verarbeitung nach dem "Powder-Slush"-Verfahren eignet. Solche Pulver weisen bevorzugt Korn größen von 50 bis 500 µm auf. Sinterfähige Pulver von Formmassen, die neben TPU nur PVC enthalten, können alternativ statt durch Kompoundierung auch durch Mischen von TPU-Pulver und PVC-Pulver erhalten werden.

Die erfindungsgemäßen Formmassen eignen sich zur Herstellung verschiedenster Formkörper, beispielsweise von Folien, insbesondere genarbten Sinterfolien. Pulver förmig kann die erfindungsgemäße Polyurethanformmasse nach dem bekannten "Powder-Slush-Verfahren" in beheizbaren Werkzeugen zu Häuten gesintert werden.

Das dafür benötigte Pulver wird aus dem Granulat der erfindungsgemäßen Poly urethanformmasse durch Kaltmahlen gewonnen. Das Mahlgut wird in das an einer Seite offene, beheizbare Werkzeug eingebracht und auf der Innenwandung der be heizten Oberfläche innerhalb kurzer Zeit gesintert. Nach dem Abkühlen des Werk zeuges kann die Slush-Haut entnommen werden. Das Verfahren ist also analog dem jenigen zur Herstellung von Armaturentafeln-Bespannungen aus PVC-Häuten. Be schrieben ist es beispielsweise in DE-A 39 32 923 als "Powder-Slush-Verfahren".

Wegen des scharfen Schmelzpunktes und des Vorliegens einer bereits ab dem Schmelzpunkt niedrigviskosen Schmelze sintert das Pulver auf der Innenwandung des beheizten Werkzeuges bereits innerhalb kurzer Zeit zu einer homogenen, von kleinen Löchern und von Blasen freien Folie, die aufgrund der hohen Kristallisations freudigkeit der erfindungsgemäßen Formmasse schon nach dem Abkühlen auf nur 100°C ohne Verzug geformt werden kann. Diese Faktoren machen das Sinterver fahren mit der erfindungsgemäßen Formmasse besonders wirtschaftlich.

Die aus dieser Polyurethanformmasse hergestellte Sinterfolie besitzt einen weichen und lederartigen Griff und neigt auch bei Lichteinwirkung nicht zu einer Veränderung des Glanzgrades. Das Narbenbild verändert sich bei der Heißluftalterung (110 bis 120°C) nicht; bei der Wärmealterung durch Lagerung auf einem Gitterrost bei 130°C tritt ebenfalls keine Veränderung auf.

Die aus den erfindungsgemäßen Polyurethanformmassen hergestellten Sinterfolien eignen sich beispielsweise für den Einsatz als Oberflächenverkleidung in Ver kehrsmitteln, z. B. Flugzeugen, Schiffen, Eisenbahnen oder Kraftfahrzeugen, insbeson dere als Verkleidung für Instrumententafeln und als Abdeckung für Airbags, da die Folien hervorragend auf dem Polyurethan-Hinterschaum der Instrumententafel haften. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist deshalb auch die Verwendung der erfin dungsgemäßen Folien als Oberflächenverkleidung für Instrumententafeln in Verkehrs mitteln, insbesondere in Kraftfahrzeugen.

Beispiele TPU-Rezepturen TPU 1 (DE-C 42 03 307)

70,00 Gewichtsteile Polycarbonatdiol auf Basis 1,6 Hexandiol mit M_n

= 2000
30,00 Gewichtsteile Polyesterdiol auf Basis Adipinsäure, Hexandiol und Neopentylglykol mit M_n

= 2000
30,00 Gewichtsteile Hexamethylendiisocyanat
11,88 Gewichtsteile 1,4 Butandiol

TPU 2

70,00 Gewichtsteile Polycarbonatdiol 1,6 Hexandiol mit M_n

= 2000
30,00 Gewichtsteile Polycaprolactondiol mit M_n

= 2000
30,10 Gewichtsteile Hexamethylendiisocyanat
11,70 Gewichtsteile 1,4 Butandiol

TPU 3

70,00 Gewichtsteile Polycarbonatdiol 1,6 Hexandiol mit M_n

= 2000
34,00 Gewichtsteile Polybutandioladipat mit M_n

= 2250
30,20 Gewichtsteile Hexamethylendiisocyanat
11,70 Gewichtsteile 1,4 Butandiol

Herstellungsverfahren

Die Herstellung der aliphatischen thermoplastischen Polyurethane erfolgte im Ein stufenverfahren. Polyolkomponenten, Hexamethylendiisocyanat und 1,4-Butandiol wurden auf 90°C vorgewärmt, in einem Extruder polymerisiert und anschließend granuliert.

Kompoundierung

Die Kompoundierung der TPU mit den übrigen Komponenten erfolgte auf einem Extruder des Typs DSE 25, 4 Z, 360 Nm, der folgenden Aufbau aufweist:

1. kalte Einzugszone mit Förderelementen,
2. erste Heizzone (165°C) mit 1. Knetzone,
3. zweite Heizzone (175°C) mit Förderelementen und zweiter Knetzone,
4. dritte Heizzone (180°C) mit Knetzone, Förderelementen und Vakuumentgasung,
5. vierte Heizzone (185°C) mit Förderelementen und einer Mischzone,
6. Umlenkkopf (185°C) und Düse (180°C).

Mit einem Stranggranulator wurde das Material zu Granulat aufgearbeitet. Nach einer ersten Kompoundierung, die mit einer Drehzahl von 220 U/min und einer Förder leistung von 10 kg/h durchgeführt wurde, erfolgte ein zweiter Durchgang mit 220 U/min und einem Durchsatz von 15 kg/h. Vor dem zweiten Durchgang wurde das Granulat im Vakuumtrockenschrank 1 h lang bei 60°C getrocknet.

Nach der Kompoundierung und Granulierung wurde das Material auf einer mit flüssigem Stickstoff gekühlten Pralltellermühle bzw. Scheibenmühle kaltgemahlen. Es wurde ein Pulver mit einem mittleren Partikeldurchinesser <500 µm erhalten.

Die Dosierung der zu kompoundierenden Komponenten kann in unterschiedlicher Weise erfolgen:

a) die vorgemischten Granulate, pulverförmige Additive (Stabilisatoren, Pig mente) und flüssige Komponenten (z. B. UV-Stabilisatoren) werden über separate gravimetrische Dosierungen in die Einfüllzone eingebracht;
b) wie a), jedoch werden Flüssigkomponenten über eine Seitendosierung zugeführt;
c) alle Komponenten werden in einem Heizmischer bei 90°C vorgemischt. Hierbei diffundieren die flüssigen Komponenten in das Granulat, dabei ver kleben pulverförmige Komponenten mit dem Granulat. So erhält man eine trockene, förderfähige Vormischung, die über eine Dosierung in den Extruder eingebracht werden kann.

Vergleich 1

TPU 1 wurde in einem Kompoundierschritt mit Standardpigmenten (2% Elftex® 435 von Cabod), UV-Stabilisator (Tinuvin® 328 und 622), Antioxidans (Irganox® 245) und Trennmittel (Loxiol® C78) versetzt, reextrudiert, granuliert und abschließend unter Kühlung mit flüssigem Stickstoff zu feinem Pulver mit einer Kornverteilung von 50 bis 500 µm gemahlen.

Vergleich 2

TPU 2 wurde in einem Kompoundierschritt mit Standardpigmenten (2% Elftex® 435 von Cabod), UV-Stabilisator (Tinuvin® 328 und 622), Antioxidans (Irganox® 245) und Trennmittel (Loxiol® C78) versetzt, reextrudiert, granuliert und abschließend unter Kühlung mit flüssigem Stickstoff zu feinem Pulver mit einer Kornverteilung von 50 bis 500 µm gemahlen.

Vergleich 3

TPU 3 wurde in einem Kompoundierschritt mit Standardpigmenten (2% Elftex® 435 von Cabod), UV-Stabilisator (Tinuvin® 328 und 622), Antioxidans (Irganox® 245) und Trennmittel (Loxiol® C78) versetzt, reextrudiert, granuliert und abschließend unter Kühlung mit flüssigem Stickstoff zu feinem Pulver mit einer Kornverteilung von 50 bis 500 µm gemahlen.

Beispiel 1

73 Gew.-Teile TPU 1 wurden mit 20 Gew.-Teilen EVA (Baymod® 2418, Bayer AG) und 7 Gew.-Teilen PMMA (Paraloid® K125, Röhm und Haas) zusammen mit Standardpigmenten (2% Elftex® 435 von Cabod), UV-Stabilisator (Tinuvin® 328 und 622), Antioxidans (Irganox® 245) und Trennmittel (Loxiol® C78), kompoundiert.

Beispiel 2

72 Gew.-Teile TPU 3 wurden mit 5 Gew.-Teilen EVA (Baymod® 2418, Bayer AG) und 23 Gew.-Teilen PMMA (Lucryl® G66, BASF AG) zusammen mit Standard pigmenten (2% Elftex® 435 von Cabod), UV-Stabilisator (Tinuvin® 328 und 622), Antioxidans (Irganox® 245) und Trennmittel (Loxiol® C78) kompoundiert.

Beispiel 3

77 Gew.-Teile TPU 3 wurden mit 23 Gew.-Teilen PMMA (Lucryl® G66, BASF AG) zusammen mit Standardpigmenten (2% Elftex® 435 von Cabod), UV-Stabilisator (Tinuvin® 328 und 622), Antioxidans (Irganox® 245) und Trennmittel (Loxiol® C78) kompoundiert.

Beispiel 4

70 Gew.-Teile TPU 3 wurden mit 30 Gew.-Teilen PMMA (Lucryl® G66, BASF AG) zusammen mit Standardpigmenten (2% Elftex® 435 von Cabod), UV-Stabilisator (Tinuvin® 328 und 622), Antioxidans (Irganox® 245) und Trennmittel (Loxiol® C78) kompoundiert.

Beispiel 5

73 Gew.-Teile TPU 3 wurden mit 22 Gew.-Teilen PMMA (Lucryl® G66, BASF AG) und 5 Gew.-Teilen 1,2-Benzoldicarbonsäure-C10/C12-Alkylester (Linplast® 1012 BP, RWE-DEA AG für Mineralöl und Chemie, D-47443 Moers) zusammen mit Standardpigmenten (2% Elftex® 435 von Cabod), UV-Stabilisator (Tinuvin® 328 und 622), Antioxidans (Irganox® 245) und Trennmittel (Loxiol® C78) kompoundiert.

Die in den Beispielen erhaltenen Granulate wurden unter Kühlung mit flüssigem Stick stoff zu feinem Pulver mit einer Kornverteilung von 50 bis 400 µm gemahlen.

Beispiel 6

Es wurde eine Pulvermischung aus je 50 Gew.-Teilen Vergleich 1-Pulver und PVC-Slush pulver (BK TL 640, Benecke-Kaliko AG, D-30419 Hannover) hergestellt.

Zur Herstellung von Prüfkörpern wurden die Pulver in einem beheizbaren Zylinder mit 21 cm Durchmesser und 15 cm Höhe zu Ringen geslusht. Bei einer durchschnittlichen Füllmenge von ca. 80 g dieser TPU-Pulver wurden Slush-Ringe mit ca. 0,8 mm Dicke erhalten.

An den in den Beispielen erhaltenen Materialien wurden folgende Messungen durch geführt:
Reißfestigkeit und Reißdehnung bei Raumtemperatur gemäß EN ISO 527-3/5,
Reißfestigkeit und Reißdehnung bei -35°C gemäß EN ISO 527-3/2,
Fogging (3 h/100°C) gemäß DIN 75201,
Kondensat (16 h/100°C und 16 h/120°C) gemäß DIN 75201,
MVR bei 200°C und 2,16 kg gemäß ISO 1133,
Lichtechtheit (5 Zyklen) gemäß DIN 75202,
Wärmelagerung (500 h/120°C), hängend im Umlufttrockenschrank mit +/-2°C Toleranz.

Die Ergebnisse der Messungen sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefaßt:

Claims

1. Sinterfähige thermoplastische Formmasse enthaltend ein thermoplastisches Polyurethan auf Basis eines aliphatischen Diisocyanats, sowie mindestens einen weiteren Vertreter aus der Polyvinylchlorid (PVC), Polymethyl methacrylat (PMMA), Ethylen/Vinylacetat-Copolymere (EVA) und Weich macher umfassenden Gruppe.

2. Formmasse gemäß Anspruch 1, die eine Reißfestigkeit bei Raumtemperatur von nicht mehr als 20 N/mm² und eine Reißdehnung bei Raumtemperatur von nicht mehr als 450% (jeweils gemessenen nach EN ISO 527-3/5) aufweist.

3. Formmasse gemäß Anspruch 2, die eine Reißfestigkeit bei -35°C von nicht mehr als 30 N/mm² und eine Reißdehnung bei -35°C von nicht mehr als 200% (jeweils gemessenen nach EN ISO 527-3/2) aufweist.

4. Sinterfähige thermoplastische Formmasse gemäß Anspruch 1, enthaltend
50 bis 90 Gew.-Teile thermoplastisches Polyurethan auf Basis eines aliphatischen Diisocyanats,
20 bis 50 Gew.-Teile PMMA,
0 bis 10 Gew.-Teile EVA,
0 bis 10 Gew.-Teile Weichmacher.

5. Sinterfähige thermoplastische Formmasse gemäß Anspruch 1, enthaltend
10 bis 90 Gew.-Teile thermoplastisches Polyurethan auf Basis eines alipha tischen Diisocyanats und
10 bis 90 Gew.-Teile PVC.

6. Formmasse gemäß Anspruch 1, enthaltend ein aliphatisches thermoplastisches Polyurethan, das erhalten wird durch Umsetzung von
100 Gewichtsteilen eines Polyolgemisches aus
30 bis 80 Gewichtsteilen eines aliphatischen Polycarbonatdiols mit einem mittleren Molekulargewicht M_n von 1800 bis 2200 und
70 bis 20 Gewichtsteilen eines Polyalkandioladipats oder eines Polycapro lactondiols mit einem mittleren Molekulargewicht M_n von 1000 bis 4000 und
1,6-Hexamethylendiisocyanat in einem Äquivalenzverhältnis von 2,3 : 1,0 bis 6,2 : 1,0, bezogen auf das Polyolgemisch, und
1,4-Butandiol als Kettenverlängerungsmittel in einem Äquivalenzverhältnis von 1,3 : 1,0 bis 5,2 : 1,0, bezogen auf das Polyolgemisch,
wobei die NCO-Kennzahl, gebildet aus dem mit 100 multiplizierten Quotien ten der Äquivalenzverhältnisse von Isocyanatgruppen und der Summe der Hydroxylgruppen von Polyolgemisch und Kettenverlängerungsmittel, 96 bis 99 beträgt.

7. Formkörper, erhalten nach dem Powder-Slush-Verfahren aus Pulvern der Formmassen gemäß Anspruch 1.

8. Verwendung der Formkörper gemäß Anspruch 7 als Oberflächenverkleidung in Verkehrsmitteln.