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Trennmittel für Po1yurethanformkörper'
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Es ist bekannt, bei der Herstellung von Formkörpern aus Polyurethanen
die zur Herstellung benutzten Formen vor dem Einbringen der reagierenden Formmasse
mit einer Schicht eines Trennmittels zu überziehen, da sonst infolge der Affinität
der niedermolekularen Isocyanate leicht feste Bindungen mit der Oberfläche der Form
auftreten können. Als Trennmittel für diesen Zweck sind Lösungen von Bienen- und
Carnaubawachs, Montanwachs, Paraffinen und Silikonen sowie Metallseifen mehrwertiger
Metalle bekannt und üblich. Diese Mittel befriedigen jedoch in vielen Fällen nicht.
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Besondere Anforderungen und Schwierigkeiten treten zusätzlich bei
der Herstellung von Schaumkörpern mit geschlossener Oberfläche, den sogenannten
Integralschäumen auf, da bei diesen Schaumkörpern eine makellose Abbildung der Formwand
auch nach langzeitiger Benutzung der Form verlangt wird. Darüber hinaus wird in
vielen Fällen nachträglich noch lackiert, so daß das Trennmittel an der Oberfläche
der Formkörper Verlaiifsstörungen bzw. Flecken bewirken kann.
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Daher muß das Trennmittel vor dem Lackieren von der Polyurethanoberfläche
entfernt werden. Zur Entfernung der
Trennmittelreste von Polyurethanartikeln
werden organische Lösungsmittel bzw. Lösungsmitteldämpfe eingesetzt.
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Polyurethanschäume sind gegen viele organischen Lösung mittel nur
bedingt beständig, so daß bei der Durchführung dieses Prozesses Schwierigkeiten
auftreten können. In der Praxis werden Trennmittel gewünscht, die wegen der kurzen
Taktzeiten innerhalb von 30 - 60 Sekunden einen gleichmäßigen Trennmittelfilm in
der Form bilden, eine sehr gute Trennwirkung zeigen und nach der Entformung vor
dem Lakkieren nicht von der Oberfläche entfernt zu werden brauchen und keine Verlaufsstörungen
hervorrufen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Trennmittel
aufzufinden, das aus verdünnter Lösung als dünne Schicht auf die Formwand gebracht
eine gute Trennwirkung für Polyurethanformkörper, insbesondere für Polyurethan-Integralschaum,
besitzt und eine problemlose Lackierung der Polyurethanoberfläche ohne Entfernung
des Trennmittelfilmes gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß man als Trennmittel solche
verwendet, deren wesentliche Komponente Polymethacrylester sind, deren Erweichungspunkt
nach Ring und Kugel oberhalb von 800C liegt. Günstige Ergebnisse werden insbesondere
mit Polymethacrylsäureestern erzielt, deren Erweichungspunkt nach Ring und Kugel
zwischen 1000 und 200 0C liegt. Als Alkoholkomponente für die Polymethacrylester
kommen aliphatische Alkohole mit 1 bis 6, insbesondere 1 bis 4, Kohlenstoffatomen
in Frage wie etwa Methanol, Äthanol, i-Propanol, n-Butanol sowie i-Butanol.
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Neben den reinen Polymethacrylsäureestern können selbstverständlich
auch Mischpolymerisate aus zwei oder mehreren Methacrylsäureestern eingesetzt werden,
wobei aber durch die Polymerisationsmethode bzw. Polymerisatlonsführung auf ein
Produkt mit dem geeigneten Erweichungspunkt hingearbeitet werden muß. Geeignete
Polymethacrylsäureester sind im Handel erhältlich und werden u. a. als Druckfarbenbindemittel
für
Lacke und sonstige Überzugsmittel, neispielsweise für Kunststofflackirungen, angeboten.
Aus diesem Grunde konnte man nicht erwarten, daß sie gegenüber reagierenden Polyurethanmassen
mit einem nicht unbeträchtlichen Gehalt an freien Isocyanatgruppen eine Trennwirkung
entfalten würden.
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Neben dem Erweichungspunkt ist die Swardhärte ein weiteres Kriterium
zur Auswahl der geeigneten Polymethacrylsäureester. Sie soll zwischen etwa 25 und
45 liegen.
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Neben den erfindungswesentlichen Polymethacrylsäureestern kann man
noch zur Verstärkung des Trenneffektes weitere Komponenten verwenden wie die Metallseifen
von mehrwertigen Metallen wie Aluminium, Zink, Calcium und ähnliche.
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Die zugrunde liegenden Fettsäuren können gesättigt und auch teilweise
ungesättigt sein und sollen eine Kettenlänge von etwa 12 bis 22, insbesondere 16
bis 22 Kohlenstoffatomen aufweisen. Die Metallseifen können in einer Menge bis zu
30 Gew. bezogen auf Polymethacrylsäureester vorliegen.
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Weiterhin können die erfindungsgemäßen Trennmittel bestimmte Mischester
enthalten, die sich von a. aliphatischen, cycloaliphatischen und/oder aromatischen
Dicarbonsäuren, b.
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aliphatischen Polyolen und c. aliphatischen Monocarbonsäuren mit 12
bis 30 Kohlenstoffatomen im Molekül ableiten. Die Hydroxyl- und Säurezahl dieser
Ester soll zwischen 0 und 6 liegen. Die Dicarbonsäure soll 2 bis 22 Kohlenstoffatome
und das Polyol 3 bis 6 Hydroxylgruppen enthalten. Die Mischester können in einer
Menge bis zu 50 Gc. bezogen auf Polymethacrylester vorliegen.
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Als besonders geeignet haben sich Mischester auf der Basis von Adipinsäure,
Pentaerythrit und Stearinsäure bzw. 01-säure erwiesen. Die herstellung ist in der
DT-AS 19 07 768 näher erläutert. Weiterhin kommen für den hiergenannten Zweck auch
die an der zitierten Stelle weiter beschriebenen Carbonsäureester in Frage.
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Die Trennmittel werden in geeigneten Lösungsmitteln gelöst bzw. suspendiert.
Hier kommen sowohl aliphatische Kohlenwasserstoffe eines Siedebereiches von etwa
60 bis 1800C wie auch aromatische Kohlenwasserstoffe wie Toluol und Xylol in Frage.
Geeignet sind ferner Chlorkohlenwasserstoffe wie Methylenchlorid, Trichloräthylen,
Perchloräthylen und Chlorbenzol. Ferner sind als Lösung bzw.
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Suspendiermittel geeignet Ester, Ketone und Äther wie Äthylacetat,
Butylacetat, Aceton, Methyläthylketon, Diisopropyläther und dergl. mehr. Alkohole,
insbesondere monofunktionelle Alkohole können in untergeordneter Menge mitverwendet
werden. Die Wirkstoffkonzentration soll sich zwischen etwa 0,1 bis 3,0, insbsondere
zwischen 0,2 bis 2,0 Gew.% bezogen auf die Gesamtmenge der Lösung bzw.
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Dispersion bewegen.
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Die Trennmittel werden in der üblichen Weise auf die mit dem Schaumstoff
in Berührung kommenden Flächen aufgetragen und zwar durch Pinsel- oder Spritzauftrag.
Prinzipiell ist natürlich auch Tauchen oder Aufwalzen eine mögliche Form der Herstellung
des trennenden Oberzuges.
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Beispiel 1 Es wurde ein Integralschaum nach folgender Rezeptur hergestellt:
A. 295 g Polypropylenglykol (Otl-Zahl 145) 2 g Dimethylpolysiloxan (äthoxiliert)
0,6 g Diazabicyclooctan 0,2 g Sn-II-octoat 30 g Monofluortrichlormethan B. 179 g
techn. Diphenylmethandiisocyanat (Isocyanatgehalt 23%) Die Komponenten A und B wurden
bei Raumtemperatur schnell miteinander vermischt und in eine auf ca. 55 0C erwärmte
zylindrische Stahl form gegossen. Der Inhalt der Form betrug 1 Liter. Die Form wurde
vorher mit 1%iger Trennmittellösung besprüht und nach der Trocknung des Trennmittelfilmes
mit Polyurethanmischung gefüllt und anschließend der Stahldeckel mit zwei Schraubzwingen
fest verschlossen. Nach 7minütiger Lagerung bei Raumtemperatur bzw. bei Reaktionstemperatur
wurde der Polyurethanschaum entformt. Die Beurteilung-der Trennwirkung erfolgte
nach folgendem Schema: 1 - spontane Trennung 2 = Trennung unter leichter Kraftaufwendung
3 = teilweise Trennung unter großer Kraftaufwendung, teilweise Bruch im Polyurethanschallm.
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In der Tabelle 1 sind die Zusammensetzungen der Trennmittellösungen
und die erhaltenen Ergebnisse der Trennmitteluntersuchungen bzgl. der Trennwirkung
zusammengefaßt. Das Lösungsmittel bestand aus einem Gemisch aus 40 Vol% Dichlormethan
und 60 Vol% aliphatischenKohlenwasserstoffen (60 - 80°C).
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Der Mis dies ter war durch Veresteriing von Pentaerythiit, Stearinsäure
und Adipinsäure im Molverhältnis 0,5 : 1,5: 0,25 hergestellt. Säurezahl 2.
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Tabelle 1
| lf. Nr. Festgehalt Trennmittel Trenn- Oberflächenbeschaffenheit |
| wirkung des PU-Schaumes |
| 1 0,5 % Polyisobutylmethacrylat 2 glänzend, teilweise matte |
| R.u.K. 105 - 115°C Stellen |
| 2 1,5 % Polyisobutylmethacrylat 1 bis 2 glänzend, teilweise
matte |
| R.u.K. 105 - 115°C Stellen |
| 3 1 % Polyisobutylmethacryl 1 bis 2 glänzend, regelmäßig |
| R.u.K. 175 - 180°C |
| 4 1 % Polymethylbutylmethacrylat 1 bis 2 glänzend, regelmäßig |
| R.u.K. 145 - 155°C |
| 5 1 % Polyisobutylmethacrylat 1 glänzend, regelmäßig |
| R.u.K. 105 - 115°C |
| techn. Aluminiumstearat; |
| Gew.-Verh. 80 : 20 |
| 6 1 % Polyisobutylmethacrylat 1 glänzend, regelmäßig |
| R.u.K. 105 - 115°C |
| techn. Aluminiumstearat; |
| Gew.-Verh. 80 : 20 |
| 7 1 % Polyisobutylmethacrylat 1 seidenglänzend, regelmäßig |
| R.u.K. 105 - 115°C |
| Mischester aus Pentaerythrit/ |
| adipinsäure/Stearinsäure |
| Gew.-Verh. 70 : 30 |
| 8 1 % Polymethylbutylmethacrylat 1 seidenglänzend, regelmäßig |
| R.u.K. 145 - 155°C |
| Mischester wie unter 7: |
| Gew.-Verh. 70 : 30 |
Beispiel 2 Es wurde ein Integralschaum nach folgender Rezeptur
hergestellt: A. 325 g Polypropylenglykol (OII-Zahl 164) 2 g Dimethylpolysiloxan
(äthoxiliert) 1 g Diazabicyclooctan 0,2g Sn-II-octoat 30 g Monofluortrichlormethan
B. 170 g techn. Diphenylmethandiisocyanat (Isocyanatgehalt 23%) I. Freiverschäumung
auf Aluminiumblechen Die Komponenten wurden bei Raumtemperatur schnell miteinander
vermischt, auf entfettete (Trichloräthylendampf) und mit Trennmittellösung beschichtete
Aluminiumbleche gegossen. Nach ca. 10minütiger Lagerung bei Raumtemperatur bzw.
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bei Reaktionstemperatur wurde der Polyurethanschaum entformt. Die
Beurteilung der Trennwirkung erfolgte nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Schema.
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II. Druckverschäumung auf Stahlformboden Die Polyurethanmischungs-Komponenten
wurden bei Raumtemperatur schnell miteinander vermischt und in eine auf ca.
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50 0C erwärmte zylindrische Stahl form gegossen (Inhalt 0,76 Liter).
Die Form war mit Trennmittellösung besprüht worden und wurde nach der Trocknung
des Trennmittelfilmes mit Polyurethanmischung gefüllt und anschließend der Stahldekkel
mit zwei Schraubzwingen fest verschlossen. Nach lOminütiger Lagerung bei Raumtemperatur
bzw. bei Reaktionstemperatur wurde der Polyrethnschaum entformt. Die Beurteilung
der Trennwirkung erfolgte wie in Beispiel 1 beschrieben. In der nachfolgenden Tabelle
2 sind in Abhänggkeit von der laufenden Nummer des Trennmittels gemäß Tabelle
1
die Trennwirkung und die Oberflächenbeschaffenheit des Schaumes gesondert nach Freiverschäumung
und Druckverschäumung wiedergegeben.
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Tabelle 2
| Trennmittel Trennwirkung Trennflächen- Trennwirkung Oberflächen- |
| if.Nr. beschaffenheit beschaffenheit |
| bei Freiverschäumung bei Druckverschäumung |
| 1 2 glänzend, teil- 1 bis 2 glänzend, teilweise matte |
| weise matte Stellen Stellen |
| 2 2 glänzend, teilwei- 1 bis 2 glänzend, teilweise matte |
| se matte Stellen Stellen |
| 3 1 bis 2 glänzend, regelmäßig 1 glänzend, regelmäßig |
| 4 1 bis 2 glänzend, regelmäßig 1 glänzend, regelmäßig |
| 5 1 glänzend, regelmäßig 1 bis 2 glänzend, regelmäßig |
| 6 1 glänzend, regelmäßig 1 bis 2 glänzend, regelmäßig |
| 7 1 glänzend, regelmäßig 1 glänzend, regelmäßig |
| 8 1 glänzend, regelmäßig 1 glänzend, regelmäßig |
Beispiel 3 Auf die gemäß Beispiel 1 hergestellten Formkörper wurde
mittels Luftspritzpistole (0,8 mm Düse, 3 - 4 atfi) ein einkomponentiger feuchtigkeitshärtender
Polyurethanlack aufgetragen. Der Lack bestand aus einer 40eigen Lösung des Additionsproduktes
von Polypropylenglykol eines durchschnittlichen Molgewichts von 1600 an Diphenylmethandiisocyanat
in inerten organischen Lösungsmitteln und hatte einen Gehalt an 5 freien Isocyanatgruppen,
bezogen auf den Feststoffgehalt. Nach Ablüften während 5 Min. bei Raumtemperatur
wurde noch 20 Min. bei 1000C nachgehärtet.
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Die Prüfung ergab in allen Fällen einen Gitterschnitt von 1. Die lackierten
Teile zeigten einen einwandfreien, geschlossenen Lackfilm.