DE2544793C2

DE2544793C2 - Verfahren zum kontinuierlichen Strangpressen von endlosen Profilen mit einem Mantel aus thermoplastischem Kunststoff und einem Schaumstoffkern

Info

Publication number: DE2544793C2
Application number: DE2544793A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Boden; Ulrich Dr. 5072 Schildgen Knipp; Heimo Dr. Lüdke; Johann 5090 Leverkusen Niggemann
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1975-10-07
Filing date: 1975-10-07
Publication date: 1982-04-15
Also published as: CH624340A5; ES452144A1; ATA739476A; DE2544793A1; AT354740B

Description

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zum kontinuierlichen Strangpressen von endlosen Profilen beliebigen Querschnitts mit einem Mantel aus thermoplastischem Kunststoff und einem Schaumstoffkern, wobei für die Herstellung des Mantels eine Strangpresse (Extruder) mit einer Preßdüse (Querspritzkopf) verwendet wird, und der Schaumstoffkern aus einem schäumfähigen Reaktionsgemisch erzeugt wird, indem das Reaktionsgemisch durch ein zentrales Rohr in den Hohlraum des gebildeten Mantels eingeführt wird. Dabei wird der Mantel in einer nachgeordneten Kalibriervorrichtung entsprechend der gewünschten Form bis zum Ausreagieren des schäumfähigen Gemisches gehalten.

Solche Verfahren zur kontinuierlichen Co-Extrusion von einem thermoplastischen Hohlprofil und einem harten Schaumkern sind in den DE-PS 11 83 238 und 11 54 264 und der DE-OS 19 59 464 schon beschrieben. In diesen Druckschriften ist dargelegt, daß unter Verwendung eines Extruders und eines Querspritzkopfes in an sich bekannter Weise ein Hohlprofil aus thermoplastischen Massen erzeugt wird. Gleichzeitig wird in den Hohlraum des Kunststoffprofils das schäumfähige Reaktionsgemisch geleitet, welches aus konstruktiven Gründen nicht — wie wünschenswert — in Fließrichtung im Bereich der Bildung des Thermoplasthohlprofils, sondern außerhalb in Fließrichtung vor dem Querspritzkopf gemischt wird und dann durch ein Rohr geleitet wird. Dieses Rohr wiederum wird durch den Querspritzkopf geführt, wobei es gegen die Wärmestrahlung des Querspritzkopfes isoliert bzw. gekühlt ist.

Bei der Durchführung dieser Verfahren unter Verwendung von Polyurethan-Schaumstoffen mußte leider festgestellt werden, daß eine kontinuierliche Fertigung nicht aufrechterhalten werden kann; schon nach wenigen Minuten setzt sich das Rohr mit dem Reaktionsgemisch zu. Auch durch Variation der Strömungsgeschwindigkeit oder durch Reduzierung der Reaktivität des Polyurethan-Systems konnte dieses Zusetzen nicht vermieden werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, das an sich bekannte Verfahren kontinuierlich durchführbar zu gestalten.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß für die Herstellung des Schaumstoffkerns ein Reaktionsgemisch auf Basis Polyisocyanurat verwendet wird. Überraschenderweise wurde dabei festgestellt, daß bei der Verwendung von Polyisocyanurat (PIR-Systemen) ein Zusetzen des Eintragsrohres vermieden wird und dadurch erstmalig eine kontinuierliche Fertigung über einen beliebig langen Zeitraum möglich ist.

Als Werkstoff für den Mantel läßt sich beispielsweise Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polystyrol. Polycarbonat sowie Polyamid verwenden.

Die erfindungsgemäß als Ausgangsmaterial einzusetzenden Polyisocyanurat-Schaumstoffe sind an sich bekannt und können z. B. nach der Lehre der DE-PS 1112 285 oder der DE-OS 16 94214, 1769002, 15 95 844 und 17 20 953 hergestellt werden.

Als zur Herstellung von Polyisocyanurat-Schaumstoffen einzusetzende Ausgangskomponenten kommen die an sich bekannten Polyisocyanate, wie sie z. B. von W. Siefken in Justus Liebigs »Annalen der Chemb«, 562, Seiten 75 bis 136, sowie in den GB-PS 8 74 430 und 8 48 671 und den DE-AS 1157 601 und 10 92 007 beschrieben werden, infrage.

Für die Isocyanurat-Schaumstoffherstellung gegebenenfalls einzusetzende Ausgangskomponenten sind ferner Verbindungen mit mindestens zwei Hydroxylgruppen, vorzugsweise von einem Molekulargewicht von 62 bis 10 000. Hierunter versteht man insbesondere zwei bis acht Hydroxylgruppen aufweisende Verbindungen, speziell solche vom Molekulargewicht 400 bis 10 000, vorzugsweise 1000 bis 6000, z.B. mindestens zwei, in der Regel zwei bis acht, vorzugsweise aber zwei bis vier, Hydroxylgruppen aufweisende Polyester, Polyether, Polythioether, Polyacetale, Polycarbonate, Polyesteramide, wie sie für die Herstellung von homogenen und von zellförmigen Polyurethanen an sich bekannt sind. Vertreter der zu verwendenden Verbindüngen sind z. B. in High Polymers, Vol. XVI, »Polyurethanes, Chemistry and Technology«, verfaßt von Saunders-Frisch, Interscience Publishers, New York/London, Band I (1962), Seiten 32 bis 42 und Seiten 44 bis 54, und Band II (1964), Seiten 5/6 und 198/199, sowie im Kunststoff-Handbuch, Band VII, Vieweg-Höchtlen, Carl-Hanser-Verlag, München (1966), z. B. auf den Seiten 45 bis 71, beschrieben.

Bei der Isocyanurat-Schaumstoffherstellung werden Wasser und/oder leicht flüchtige organische Substanzen als Treibmittel mitverwendet. Beispiele für Treibmittel sowie Einzelheiten über die Verwendung von Treibmitteln sind im Kunststoff-Handbuch, Band VII, Vieweg-Höchtlen, Carl-Hanser-Verlag, München (1966), z. B. auf den Seiten 108/109, 453 bis 455 und 507 bis 510, beschrieben.

Als Katalysatoren werden bei den Polymerisationsreaktionen solche Verbindungen eingesetzt, die bereits bei Raumtemperatur eine Polymerisationsreaktion der NCO-Gruppe initiieren. Derartige Verbindungen werden beispielsweise in der FR-PS 14 41 565, den BE-PS 7 23 153 und 7 23 152 beschrieben. Weitere Einzelheiten können z. B. »Polyurethanes, Chemistry and Technology«, Bände I und II, Saunders-Frisch, Interscience, Publishers, (1962) und (1964), sowie dem Kunststoff Handbuch, Band VII, Vieweg-Höchtlen, Carl-Hanser-Verlag, München (1966), z.B. den Seiten96 bis 102, entnommen werden.

Beispiele von gegebenenfalls mitzuverwendenden oberflächenaktiven Zusatzstoffen und Schaumstabilisatoren sowie Zellreglern, Reaktionsverzögerern, Stabilisatoren, flammhemmenden Substanzen, Weichmachern, Farbstoffen und Füllstoffen sowie fungistatisch Und bakteriostatisch wirksamen Substanzen sowie Einzelheiten über Verwendungs- und Wirkungsweise dieser Zusatzmittel sind im Kunststoff-Handbuch, Band VII, Vieweg-Höchtlen, Carl-Hanser-Verlag, München (1966), z. B. auf den Seiten 103 bis 113, beschrieben.
Die Reaktionskomponenten werden nach dem an sich

bekannten Einstufenverfahren, dem Prepolymerverfahren oder dem Semipolymerverfahren zur Umsetzung gebracht, wobei man sich oft maschineller Einrichtungen bedient, z. B. solcher, die in der US-PS 27 64 565 beschrieben werden. Einzelheiten über Verarbeitungseinrichtungen, die auch erfindungsgemäß infrage kommen, werden im Kunststoff-Handbuch, Band VII, Vieweg-Höchtlen, Carl-Hanser-Verlag, München (1966), z. B. auf den Seiten 121 bis 205, beschrieben.

Als Mantelmaterial wird z. B. Polycarbonat verwendet. Die Zubereitung der für die Ausschäumung benutzten Reaktionsgemische ist folgendermaßen

Beispiel 1

Komponente A:

15 Gewichtsteile eines Polyethers, der durch Anlagerung von Propylenoxid an Trimethylolpropan entsteht (OH-Zah; 550); 85 Gewichtsteile eines Polyethers, der durch Anlagerung von 87% Propylenoxid und 13% Ethylenoxid an Trimethyloipropan entsteht (OH-Zahl 36); 2 Gewichtsteile handelsüblicher Silikonstabilisator; 0,1 Gewichtsteil Wasser; 0,9 Gewichtsteile Natriumacetat, gelöst in 3,6 Gewichtsteilen Ethylenglykol; 3 Gewichtsteile Dimethylbenzylamin.

Komponente B:

250 Gewichtsteile eines urethangruppenhaltigen Polyisocyanats, hergestellt durch Modifizierung eines Phosgenierungsproduktes eines Anilin/Formaldehyd-Kondensats mit einem Gehalt an Diisocyanatodiphenylmethan von ca. 79 Gewichts.-% mit 3 Gewichts.-%, bezogen auf zu modifizierendes Polyisocyanatgemisch, an Tripropylenglykol. Viskosität des modifizierten Polyisocyanatgemischesbei25^cC = 90mPas.

Das Gemisch wird in der beschriebenen Mischvorrichtung zubereitet und über das lanzenförmige Auslaufrohr durch den Extruderquerspritzkopf in das extnidierte Hohlprofil hineingegeben. Das Reaktionsgemisch schäumt dort nach 2 bis 5.Sekunden auf und füllt das Hohlprofil vollständig aus, bevor die Kalibrierstrecke verlassen wird. Dieser Herstellungsvorgang kann beliebig lange aufrechterhalten werden.

Beispiel 2

Komponente A:

100 Gewichtsteile eines Polyethers, hergestellt durch Anlagerung von 87% Propylenoxid und 13% Ethylen-

oxid an Trimethylolpropan (OH-Zahl 36); 2 Gewichtsteile handelsüblicher Silikonstabilsator; 0,9 Gewichtsteile Natriumacetat, gelöst in 3,6 Gewichtsteilen Ethylenglykol; 3 Gewichtsteile Dimethylbenzylamin; 0,15 Gewichtstsile Wasser.

Komponente B:

300 Gewichtsteile eines durch Phosgenierung eines Anilin/Formaldehyd-Kondensats gewonnenen Polyisocyanatgemisches der Viskosität bei 25° C von 100 mPa s und des NCO-Gehaltes von 31,5 Gewichts.-%.

Wie in Beispiel 1 wird das Gemisch zubereitet, in das Hohlprofil kontinuierlich eingetragen, und das Gemisch schäumt dort auf. Die Fertigung kann beliebig lange durchgeführt werden.

Beispiel 3

Als Beweis für die Tatsache, daß dieses Verfahren nur mit einem Polyisocyanurat-Schaumstoff durchgeführt werden kann, dient folgendes Beispiel:

Komponente A:

60 Gewichtsteile eines Polyethers, der durch Anlagerung von Propylenoxid an Trimethylolpropan entsteht (OH-Zahl 850); 40 Gewichtsteile eines Polyethers, der durch Anlagerung von 87% Propylenoxid und 13% Ethylenoxid an Trimethylolpropan entsteht (OH-Zahl 36); 2 Gewichtsteile eines handelsüblichen Si'ikonstabilisators; 3 Gewichtsteile Dimethylbenzylamin; 0,5 Gewichtsteile Tetramethylguanidin; 2 Gewichtsteile Monofluorfrichlormethan.

Komponente B:

160 Gewichtsteile des in Beispiel 2 genannten Polyisocyanats.

Das Gemisch wird in der in Beispiel 1 erwähnten Mischvorrichtung zubereitet und über die Lanze in das Hohlprofil eingetragen. Die Herstellung des kontinuierlich ausgeschäumten Hohlprofils kann jedoch nur wenige Minuten aufrechterhalten werden. Das Rohr setzt sich allmählich durch abreagierendes Gemisch zu, so daß der Austrag zurückgeht, die Schaumqualität

stark leidet und schließlich das Auslaufrohr ganz verschlossen ist. Auch mit unaktivierien Systemen, die sich jedoch schon deshalb verbieten, weil das Aufschäumen nicht in genügend kurzer Zeit erl'olgt, wird das Zuwachsen des Auslaufrohres lediglich um einige

Minuten herausgezögert, nicht unterbunden.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum kontinuierlichen Strangpressen von endlosen Profilen beliebigen Querschnitts mit einem Mantel aus thermoplastischem Kunststoff und einem Schaumstoffkern, wobei für die Herstellung des Mantels eine Strangpresse (Extruder) mit einer Preßdüse (Querspritzkopf) verwendet wird, und der Schaumstoffkern aus einem schäumfähigen Reaktionsgemisch erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein schäumfähiges Reaktionsgemisch auf Pasis Polyisocyanurat verwendet wird.