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Trennmittel für Polyurethan-Gießmassen und Polyurethan-
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Elastomere Die vorliegende Erfindung betrifft ein Trennmittel für
Polyurethan-Gießmassen und Polyurethan-Elastomere auf der Basis von metallhaltigen
Organopolysiloxanen.
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Polyurethan-Gießmassen und Polyurethan-Elastomere, Polyurethan-Gießmassen
bzw. Polyurethan-Elastomere im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Polyurethanprodukte,
wie sie z. B. im "Kunststoff-Handbuch, 7. Polyurethane, 2. Auflage, Hauser-Verlag
1983" beschrieben sind, werden in großem Umfang von der Industrie zur Herstellung
verschiedenster Formteile und Artikel, sowie zur Ummantelung von Metallkernen verarbeitet.
Für die Aushärtung verwendet man Formen aus Kunststoff (z. B. aus Epoxidharz) oder
aus Metall (z. B. aus Aluminium). Die Polyurethan-Gießmassen und Polyurethan-Elastomere
haften außerordentlich fest an diesen Formen. Es ist deshalb unerläßlich, geeignete
Trennmittel zu verwenden. Das Trennmittel wird meistens in Form von organischen
Lösungen nach jedem Entformungsvorgang in die Form gesprüht. Dabei ist es wichtig,
daß das Trennmittel in der Form keine Rückstände bildet und daß keine Reste
von
Polyurethan-Gießmassen und Polyurethan-Elastomeren in der Form zurückbleiben. In
beiden Fällen würde dadurch die Maßhaltigkeit der herzustellenden Formteile verändert
werden.
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Zur Erfüllung solcher Forderungen bieten sich Silicone als Trennmittel
an, die jedoch in Form der reinen Dimethylpolysiloxane ungeeignet sind und keine
Trenneigenschaften gegenüber Polyurethan aufweisen.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Trennmittel für Polyurethan-Gießmassen
bzw. Polyurethan-Elastomere auf Basis von Organopolysiloxanen, dadurch gekennzeichnet,
daß das Trennmittel aus 10 - 90 Gew.-% eines organischen Lösungsmittels und aus
90 - 10 Gew.-% einer metalloxidgruppenhaltigen Polysiloxanverbindung besteht, wobei
als Metalloxidgruppen TiO-, ZrO-, MgO- oder Ab-Gruppen entweder einzeln oder im
Gemisch vorliegen.
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Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß aus dem großen
Angebot verschiedenster Organopolysiloxane solche, bei denen in der Siloxankette,
z. B. ZrO-, MgO-, Alo-, TiO-Gruppen oder allgemein ausgedrückt - Metalloxidkettenglieder
- eingebracht sind, sich für den gewünschten Zweck besonders eignen. Derartige Silicone
können durch Abmischen von Siliconölen mit , z. B. Magnesium-, Aluminium- und Titanverbindungen
hergestellt werden. Bevorzugt ist dabei, daß in der erfindungsgemäßen Mischung neben
TiO-Gruppenhaltigen Siliconen,
solche mit A1O- und/oder MgO-Gruppen
vorliegen.
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Dies ist um so überraschender, da bekannt ist, daß beispielsweise
Alkyltitanatverbindungen als Haftvermittler wirken und zur Verbesserung der Haftung
verschiedenster Beschichtungsmassen, Harze, von Polyethylen, Siliconkautschuk, Klebstoffen
und auch Polyurethan eingesetzt werden (vgl. US-PS 3 080 266, US-PS 2 838 418, US-PS
2 751 314, IT-PS 7 018 231, FR-PS 1 542 494, DE-PS 1 117 248, US-PS 2 736 721).
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Die Wirkung des erfindungsgemäßen Trennmittels für Polyurethan-Gießmassen
und Polyurethan-Elastomere beruht auf einem synergistischen Effekt der Einzelsubstanzen
des Gemisches. Polysiloxane alleine und die beanspruchten Metallverbindungen alleine
besitzen gegenüber Polyurethan keine Trennwirkung. Alkyltitanate wirken im Gegenteil
als Haftvermittler. Sobald jedoch Mischungen dieser beiden Verbindungsklassen -
wie in der vorliegenden Erfindung beschrieben - eingesetzt werden, erhält man gegenüber
Polyurethan ausgezeichnete Trenneigenschaften, die durch geeignete Mischungen der
Titanoxidverbindungen mit den anderen Metalloxidverbindungen in Verbindung mit Polysiloxan
noch stark verbessert werden können.
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Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur trennwirksamen
Ausrüstung von Formen für Polyurethan-Gießmassen und Polyurethan-Elastomere, durch
Aufbringen eines Organopolysiloxans in Kombination mit Metallestern.
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Geeignete Mittel für das erfindungsgemäße Verfahren sind Polydimethylsiloxane
mit einer Viskosität von 10 bis 100 000 mPas gemessen bei 250C. Der Einbau der Metalloxidgruppen
in die Polysiloxanverbindungen kann z. B.
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durch Grignard-Reaktion erfolgen. Er läßt sich aber auch in einfacher
Weise durch Verrühren eines Metallesters mit einem Polydiorganosiloxan herstellen.
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Als Ester und Salze eignen sich bevorzugt Verbindungen der 3. und
4. Gruppe, bevorzugt ortho-Titansäuretetrabutylester, Magnesiumethylat und Aluminiumethylat.
Auch Gemische dieser Verbindungen können eingesetzt werden.
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Der Gehalt an Metalloxidgruppen im Polysiloxan sollte so bemessen
sein, daß pro Metalloxid etwa 1-100 SiO-Gruppen vorliegen. Bevorzugt sind 5-40 Gew.-%
des beanspruchten Metallesters, bezogen auf den Polysiloxananteil.
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Neben dem TiO-gruppenhaltigen Siloxan soll noch ein Siloxan mit AlO-
und/oder MgO-Gruppen vorliegen. Der Anteil von TiO-Gruppen soll dabei mindestens
0,5 % betragen. Die für das erfindungsgemäße Verfahren geeigneten metalloxid-gruppenhaltigen
Polysiloxane werden auch in organischen Lösungsmitteln angewandt.
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Als Lösungsmittel eignen sich Benzinfraktionen, Fluorkohlenwasserstoffe,
chlorierte Kohlenwasserstoffe oder Gemische hiervon. Die Auswahl der Lösungsmittel
richtet sich nach der Anwendungsart und der Temperatur der Form, bei der das Lösungsmittel
verdampft. Die erfindungsgemäße Polysiloxanmetalloxidverbindung soll dabei in dem
Lösungsmittel in einer Konzentration von 10 bis 90 Gew.-%
vorliegen.
Diese Lösung kann ggf. mit anderen, beispielsweise wachshaltigen Lösungen oder Dispersionen
kombiniert werden.
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Das erfindungsgemäße Mittel besteht somit aus einem metalloxid-gruppenhaltigen
Polysiloxan alleine oder einer Mischung hiervon. Das metalloxidgruppenhaltige Polysiloxan
oder eine Mischung hiervon können auch vorliegen in organischen Verdünnungsmitteln.
Das erfindungsgemäße Mittel enthält etwa 10 - 90 Gew.-Tle. organisches Lösungsmittel,
ausgewählt aus der Gruppe Benzinfraktionen, Fluorkohlenwasserstoffe und chlorierte
Kohlenwasserstoffe oder Gemische hiervon, vorzugsweise 25 Gew.-Tle. und 90 - 10
Gew.-Tle., vorzugsweise 75 Gew.-Tle. der metalloxidgruppenhaltigen Polysiloxanverbindung.
Die metalloxidgruppenhaltige Polysiloxanverbindung enthält vorzugsweise A1O- und
MgO-Gruppen alleine oder bevorzugt AlO-, MgO- und TiO-Gruppen.
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Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung soll nun anhand der folgenden
Beispiele noch näher erläutert werden. Die Angabe ~Teile" in den folgenden Beispielen
bezieht sich auf Gewichtsteile.
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Beispiel 1: Zu 72 Teilen eines OC - G)-Hydroxipolydimethyl s iloxans
2 -1 der Viskosität 1000 mm s /250C werden 28 Teile ortho-Titansäuretetrabutylester
unter Rühren zugegeben. Dadurch erhält man einen Anstieg der Viskosität, die schließlich
wieder auf 200 bis 1000 mm s abfällt. Nach einstündigem Rühren werden 50 Teile Test-Benzin
mit Siedebereich von ca. 140 - 1800C zugegeben und nach weiterer Rührzeit von 10
Minuten gibt man 50 Teile 1,1,1-Trichlorethan zu.
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Es entsteht eine dünnflüssige Lösung.
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Überprüfung der Trennwirkung Für diesen Zweck werden Formteile aus
handelsüblichen 2 Komponenten-PUR-Gießsystemen hergestellt. Die Ent-3 formung wird
in einer beheizbaren Form von 1 200 cm3 Volumen durchgeführt. Die Form besteht aus
galvanisiertem Stahlblech.
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Mit dem gemäß Beispiel 1 beschriebenen Trennmittel wird die Stahl
form mittels einer Sprühanlage dünn eingesprüht. Die Temperatur der Form beträgt
etwa 400C.
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Anschließend werden die zur Herstellung des Polyurethan-Formteils
benötigten Reaktionspartner eingebracht. Nach erfolgter Aushärtung wird die Form
nach einer Zeit von 12 Minuten geöffnet: Die Form läßt sich leicht öffnen, das entformte
Teil löst sich sehr leicht von der Form und kann mühelos entnommen werden.
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Nach einmaliger Behandlung der Form mit dem gemäß Beispiel 1 hergestellten
Mittel können bis zu 3 Entformungen durchgeführt werden, ohne daß der Trennmittel-Film
erneuert werden muß. Das Trennmittel bildet in der Form keine Rückstände; aufgrund
der guten Trennwirkung des erfindungsgemäßen Mittels bleiben keine Polyurethan-Rückstände
in der Form zurück, die die Maßhaltigkeit der herzustellenden Formteile verändern
würden.
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Die Shore A-Härte des auf die beschriebene Weise hergestellten Formteils
beträgt ca. 67 (DIN 53505).
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Beispiel 2: Zu 166 Teilen eines trimethylsilylendständigen Polydimethylsiloxans
der Viskosität 100 2 -1/250C werden 18 Teile Aluminiumethylat und 16 Teile Magnesiumethylat
unter Rühren zugeben. Man erhält eine leicht trübe Flüssigkeit mit einer Viskosität
von etwa 60 cP/250C, die die gewünschten Eigenschaften zeigt.
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Nach einmaliger Behandlung der Form mit dem gemäß Beispiel 2 hergestellten
Mittel können bis zu 2 Entformungen durchgeführt werden, ohne daß der Trennmittel-Film
erneuert werden muß.
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Beispiel 3: 100 Teile des gemäß Beispiel 1 beschriebenen Trennmittels
werden unter Rühren mit 100 Teilen des gemäß Beispiel 2 beschriebenen Trennmittels
vermischt. Man erhält eine klare Flüssigkeit, die die gewünschten Eigenschaften
zeigt.
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Nach einmaliger Behandlung der Form mit dem gemäß Beispiel 4 hergestellten
Mittel können bis zu 5 Entformungen durchgeführt werden, ohne daß der Trennmittel-Film
erneuert werden muß.
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Beispiel 4: 100 Teile des gemäß Beispiel 3 hergestellten Trennmittels
werden mit der gleichen Menge 1,1,1-Trichlorethan verdünnt. Man erhält eine klare
Flüssigkeit mit den gewünschten Eigenschaften.
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Nach einmaliger Behandlung der Form mit dem gemäß Beispiel 4 hergestellten
Mittel können bis zu 3 Entformungen durchgeführt werden, ohne daß der Trennmittel-Film
erneuert werden muß.
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Beispiel 5 (Vergleich): Ersetzt man in Beispiel 1 den Titansäurebutylester
durch Borverbindungen, wie z. B. Borsäuretrimethylester und verfährt wie in Beispiel
1 beschrieben, erhält man Produkte, die die gewünschten Eigenschaften nicht zeigen.
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Beispiel 6 Ersetzt man in Beispiel 1 den Titansäurebutylester durch
andere Polyorganosiloxane, deren Harze oder durch Lösungsmittel, so wird die gewünschte
Wirkung nicht erhalten.
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Beispiel 7 Ersetzt man in Beispiel 1 das g Hydroxipolydimethylsiloxan
durch trimethyl-siloxy-endständige Siliconöle, so erhält man Trennmittel mit den
gewünschten Eigenschaften.
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Beispiel 8 Ersetzt man in Beispiel 1 den Titansäurebutylester durch
Zirkonester, wie z.B. Tetrabutylzirkonat, und verfährt wie in Beispiel 1 beschrieben,
erhält man Produkte mit den gewünschten Eigenschaften.
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Nach einmaliger Behandlung der Form können bis zu 2 Entformungen durchgeführt
werden, ohne daß der Trennmittel-Film erneuert werden muß.
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Beispiel 9 Erniedrigt man in Beispiel 1 die Zugabe an ortho-Titansäuretetrabutylester
auf 6 Teile, so erhält man Produkte, die die gewünschten Trenneigenschaften nicht
zeigen, sondern vielmehr eine Haftung gegenüber Polyurethan verursachen.
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Beispiel 10 Erhöht man im Beispiel 1 die Zugabe an ortho-Titansäuretetrabutylester
auf 50 Teile, so erhält man Produkte, die gute Trenneigenschaften zeigen, aber zu
einer starken
Verschmutzung der Formenoberfläche führen und den
entformten Artikeln eine ungleichmäßige mattierte Oberfläche verleihen.