DE3600368C1 - Trennmittel fuer Polyurethanformteile - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein auf die Forminnenwand aufzubringendes
Trennmittel für die Herstellung von Formteilen auf
Polyurethanbasis mit einem Gehalt an Alkalisalzen von Fettsäuren.
Bei der Herstellung von Formteilen auf Polyurethanbasis durch
Reaktion von Polyisocyanaten mit Polyolen in einer geschlossenen
Form ist es zur Vermeidung des Anhaftens der gebildeten
Polyurethanformteile notwendig, Trennmittel zu verwenden. Man
unterscheidet dabei interne Trennmittel, die dem aus Polyisocyanat
und Polyol bestehenden Reaktionsgemisch zugesetzt und
gegebenenfalls reaktiv eingebaut werden, und externe Trennmittel,
welche auf die Innenwandungen der geöffneten Form vor
der Reaktion der Polyurethan bildenden Komponente aufgebracht
werden. Dabei ist es durchaus üblich, sowohl interne als auch
externe Trennmittel nebeneinander zu verwenden. Die vorliegende
Erfindung betrifft externe Trennmittel.
Die externen Trennmittel werden meist in Form einer Lösung oder
einer Dispersion verwendet, wobei der wirksame Bestandteil der
Trennmittel Wachse, Paraffine, Fettsäureester, Fettsäureamide,
Silicone oder Salze höherer Fettsäuren sind.
In der DE-AS 20 12 514 ist ein Trennmittel zum Verhindern des
Anhaftens von Integralformteilen aus Polyurethan an Formen
beschrieben, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß es 0,5 bis
1,5 Gew.-% Aluminiumtristearat enthält, daß das Lösungsmittel
ein flüssiger chlorierter Kohlenwasserstoff ist und daß dieser
Lösung 0,2 bis 0,5 Gew.-% Magnesiumoleat zugegeben sind. Die
Verwendung von Metallsalzen ungesättigter oder gesättigter
Fettsäuren als Trennmittel ist in einer großen Zahl weiterer
Veröffentlichungen beschrieben, wobei nur beispielsweise auf
die DE-OS 27 02 930, DE-OS 26 37 919 und die US-PS 40 38 088
hingewiesen wird. Dabei haben sich ganz allgemein gesättigte
oder ungesättigte Carbonsäuren mit 10 bis 22 Kohlenstoffatomen
als brauchbar gezeigt. Diese Carbonsäuren, welche auch in Form
ihrer Alkali-, Erdalkali-, Zink- oder Aluminiumsalze verwendet
werden, können in chlorierten Kohlenwasserstoffen oder in
Alkohol/Wasser-Gemischen gelöst werden (vgl. DE-OS 23 21 935).
Es hat sich jedoch gezeigt, daß die aus dem Stand der Technik
bekannten Trennmittel nicht alle Anforderungen erfüllen können.
Selbstverständlich ist zunächst, daß die Trennwirkung der Produkte
hoch sein soll. Neben dieser Voraussetzung sollen die
wirksamen Bestandteile der Trennmittel möglichst in Wasser/
Alkohol-Gemischen mit hohem Wassergehalt löslich sein, um die
Entflammbarkeit des Lösungsmittelgemisches herabzusetzen und
die Umwaltbelastung mit Alkohol niedrig zu halten. Die Trennmittel
sollen möglichst niedrigviskos sein, damit sie auf die
Forminnenwand aufgespritzt werden können, um dort zu möglichst
dünnen, gleichmäßigen Filmen ohne Tropfenbildung zu verlaufen.
Die sich dabei bildenden dünnen Filme sollen eine gleichmäßige
und dichte Schicht ausbilden. Der Trennmittelfilm soll gut
polierbar sein und auf dem gebildeten Polyurethanformteil keine
Rückstände aufbauen. Die Oberfläche der entformten Teile darf
keine Poren oder Sinkmarkierungen aufweisen. Die Trennmittel
sollen sowohl von den Formteilen sowie von den Forminnenwandungen
mit wäßrigen Waschmittellösungen abwaschbar sein.
Bei den Trennmitteln des Standes der Technik ist jedoch häufig
zu beobachten, daß sie Wasser/Alkohol-Gemische stark verdicken
oder daß zur Herstellung von Lösungen organische Lösungsmittel
notwendig sind. Hohe Viskosität beinträchtigt aber die Ausbildung
dünner Trennmittelschichten sowie den guten Verlauf der
aufgebrachten Trennmittel. Häufig wird sowohl auf der Form
innenwandung wie auf den gebildeten Formteilen eine Rückstands
bildung in Form weißer kristalliner Abscheidungen beobachtet,
wobei auch die Ausbildung einwandfreier Oberflächen der entformten
Teile beeinträchtigt sein kann.
Es besteht deshalb noch immer ein Bedarf an externen Trennmitteln
für die Herstellung von Formteilen auf Polyurethanbasis, welche
alle vorgenannten Forderungen erfüllen. Dabei ist es schwierig,
die Wirkung und Eignung anderer Substanzen als Trennmittel für den
vorgenannten Zweck vorherzusagen, da die Eigenschaftsanforderung
zu komplex und die Wirkungsweise der Produkte noch nicht völlig
aufgeklärt ist. Die Auswahl geeigneter Produkte wird außerdem
dadurch eingeschränkt, daß die Trennmittel die Reaktion der Polyisocyanate
mit den Polyolen nicht beeinträchtigen dürfen.
Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß ein
externes Trennmittel die geforderte Kombination von Eigenschaften
aufweist, wenn es erfindungsgemäß als Alkalisalze von Fettsäuren
solche mit einem Gehalt von mindestens 70 Gew.-% Isostearinsäure
enthält.
Isostearinsäure ist die im Handel übliche Bezeichnung für 16-
Methyl-heptadecansäure.
Die wäßrig-alkalische Lösung der Alkalisalze der Isostearinsäure
ist niedrigviskos und verläuft auf den Forminnenwandungen zu
dünnen, glatten, aber gleichmäßig dichten Schichten. Vorzugsweise
verwendet man als Alkalisalz das Natriumsalz der Isostearinsäure.
Es hat sich dabei als besonders günstig in bezug auf die Trenneigenschaften
herausgestellt, wenn das Alkalisalz der Isostearinsäure
bis zu 10 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 5 Gew.-%, insbesondere
bis zu 3 Gew.-% freie Isostearinsäure enthält. Der geringe Gehalt
freier Isostearinsäure begünstigt die Trenneigenschaften wie auch
die sichere Bildung einwandfreier und sauberer Oberflächen.
Die besten Trennergebnisse werden erhalten, wenn man die Alkalisalze
reiner Isostearinsäure verwendet. Geringe Mengen von bis zu
30 Gew.-% Salze natürlicher Fettsäuren, insbesondere mit 14 bis
20, vorzugsweise 16 bis 18 Kohlenstoffatomen können bei geringer
Verminderung des Trennvermögens toleriert werden. Ein höherer
Gehalt an Salzen natürlicher Fettsäuren ist jedoch zu vermeiden,
da sich die Trenneigenschaften und die Eigenschaften des Filmes
auf der Forminnenwandung verschlechtern.
Besonders bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Trennmittel, daß aus
2-5 Gew.-% Alkalisalzen von Fettsäuren mit einem Gehalt von ≧
70 Gew.-%, bezogen auf Fettsäuren, Isostearinsäure, 0-5 Gew.-%
eines Verlaufmittels, 0-0,5 Gew.-% eines Netzmittels, Rest auf
100 Gew.-% eines Gemisches aus Wasser und Alkohol im Gewichtsverhältnis
80 : 20 bis 60 : 40 mit Ethanol oder Propanol als Alkohol
besteht.
Als Verlaufmittel eignen sich Alkohole mit 4-6 Kohlenstoffatomen,
vorzugsweise Butanol. Bevorzugt ist ein Trennmittel mit
einem Gehalt von 2-5 Gew.-% Butanol.
Die Benetzung der Forminnenwand durch das erfindungsgemäße Trennmittel
kann durch den Zusatz geringer Mengen eines wasserlöslichen
Netzmittels verbessert werden. Vorzugsweise soll das erfindungsgemäße
Trennmittel 0,1 bis 0,5 Gew.-% eines solchen Netzmittels
enthalten. Als Netzmittel kommen insbesondere die nichtionogenen
Anlagerungsprodukte von Ethylenoxid an aliphatische Alkohole oder
Alkylphenole in Frage. Geeignete aliphatische, gegebenenfalls
verzweigte, Alkohole sind solche mit 6 bis 18 C-Atomen, insbesondere
mit 8 bis 13 C-Atomen. Als Alkylphenole kommen insbesondere
Octyl- oder Nonylphenole in Frage. Weitere besonders
geeignete Netzmittel sind die Anlagerungsprodukte von Ethylenoxid
an perfluorierte Alkohole oder die wasserlöslichen Salze von
perfluorierten Carbonsäuren. Derartige Netzmittel sind dem Fachmann
bekannt und in großer Zahl im Handel erhältlich.
Beispiele von erfindungsgemäßen Trennmitteln können der folgenden
Tabelle entnommen werden.
Das Netzmittel 1 ist das Alkalisalz einer Perfluorcarbonsäure.
Das Netzmittel 2 ist ein handelsübliches Tensid auf der Basis
siliciumorganischer Verbindungen. Das Netzmittel 3 ist das
Natriumsalz der Dodecylbenzolsulfonsäure.
Die erfindungsgemäßen Trennmittel erfüllen die eingangs gestellten
Anforderungen und zeigen die geforderte Eigenschaftskombination.
Dabei war es nicht vorherzusehen, daß die Alkalisalze
der Isostearinsäure sich in dieser Weise von den Eigenschaften
der bisher verwendeten geradkettigen Fettsäure unterscheiden
würden.
In dem folgenden Beispiel wird die gute Brauchbarkeit der
erfindungsgemäßen Trennmittel näher erläutert:
Zur Überprüfung der Trennkräfte wird eine Testform aus Aluminium verwendet, die mit einem separaten Deckel mit Schraubzwingen geschlossen werden kann. Die Form wird auf eine Temperatur von 60°C vorgewärmt. Die zu prüfende Trennmittelzubereitung wird mit einem Airless-Gerät auf die Innenfläche der Testform und des Deckels gesprüht, so daß ein zusammenhängender Film entsteht. Nach ca. 30 Sekunden ist dieser Film griffest aufgetrocknet. Das Isocyanat/Polyol-Reaktionsgemisch wird wie folgt hergestellt: Für die Polyolkomponente werden 100 Gew.- Teile eines Polyetherpolyols mit der OH-Zahl 27, das durch Anlagerung von Propylenoxid an Trimethylolpropan und anschließendes Anlagern von Ethylenoxid hergestellt worden war, mit 28 Gew.-Teilen Ethylenglykol, 0,35 Gew.-Teilen Triethylendiamin, 0,02 Gew.-Teilen Dibutylzinndilaurat vermischt. Als Isocyanatkomponente wird ein durch Umsetzung von 4,4-Diisocyanatodiphenylmethan mit Tripropylenglykol erhaltenes Produkt mit einem NCO-Gehalt von 23% verwendet. Jeweils 100 Gew.-Teile der Polyolkomponente werden mit 127 Gew.-Teilen der Isocyanatkomponente durch intensives Rühren mit einem Laborrührer mit 2500 Umdrehungen in 7 Sekunden vermischt. Das noch flüssig vorliegende Reaktionsgemisch wird in die bereits vorbereitete Aluminiumform gegossen, der Deckel aufgelegt und mit Schraubzwingen verschlossen. Nach einer Standzeit von 4 Minuten wird der Deckel entfernt. Es werden die hierfür notwendigen Zugkräfte mit einer Federwage gemessen.
Zur Überprüfung der Trennkräfte wird eine Testform aus Aluminium verwendet, die mit einem separaten Deckel mit Schraubzwingen geschlossen werden kann. Die Form wird auf eine Temperatur von 60°C vorgewärmt. Die zu prüfende Trennmittelzubereitung wird mit einem Airless-Gerät auf die Innenfläche der Testform und des Deckels gesprüht, so daß ein zusammenhängender Film entsteht. Nach ca. 30 Sekunden ist dieser Film griffest aufgetrocknet. Das Isocyanat/Polyol-Reaktionsgemisch wird wie folgt hergestellt: Für die Polyolkomponente werden 100 Gew.- Teile eines Polyetherpolyols mit der OH-Zahl 27, das durch Anlagerung von Propylenoxid an Trimethylolpropan und anschließendes Anlagern von Ethylenoxid hergestellt worden war, mit 28 Gew.-Teilen Ethylenglykol, 0,35 Gew.-Teilen Triethylendiamin, 0,02 Gew.-Teilen Dibutylzinndilaurat vermischt. Als Isocyanatkomponente wird ein durch Umsetzung von 4,4-Diisocyanatodiphenylmethan mit Tripropylenglykol erhaltenes Produkt mit einem NCO-Gehalt von 23% verwendet. Jeweils 100 Gew.-Teile der Polyolkomponente werden mit 127 Gew.-Teilen der Isocyanatkomponente durch intensives Rühren mit einem Laborrührer mit 2500 Umdrehungen in 7 Sekunden vermischt. Das noch flüssig vorliegende Reaktionsgemisch wird in die bereits vorbereitete Aluminiumform gegossen, der Deckel aufgelegt und mit Schraubzwingen verschlossen. Nach einer Standzeit von 4 Minuten wird der Deckel entfernt. Es werden die hierfür notwendigen Zugkräfte mit einer Federwage gemessen.
Der Blindversuch wurde ohne Trennmittel durchgeführt. Die Form
mußte nach der Verschäumung gewaltsam geöffnet werden, wobei
der Schaumkörper zerstört wurde. Die Vergleichssubstanzen A und
B waren Produkte des Handels. Das Produkt A besteht aus einer wäßrigen Emulsion folgender Zusammensetzung:
2,0 Gew.-% eines harten, mikrokristallinen Wachses
2,0 Gew.-% eines Esterwachses einer Säurezahl von 35 und einer Verseifungszahl von 135
0,8 Gew.-% eines ethoxylierten Fettalkohols
0,5 Gew.-% eines Natriumoleats
94,7 Gew.-% Wasser.
Das Produkt B besteht aus einer 4 Gew.-%igen Na-Myristinatlösung in 75 Gew.-% Wasser und 21 Gew.-% Isopropanol.
2,0 Gew.-% eines harten, mikrokristallinen Wachses
2,0 Gew.-% eines Esterwachses einer Säurezahl von 35 und einer Verseifungszahl von 135
0,8 Gew.-% eines ethoxylierten Fettalkohols
0,5 Gew.-% eines Natriumoleats
94,7 Gew.-% Wasser.
Das Produkt B besteht aus einer 4 Gew.-%igen Na-Myristinatlösung in 75 Gew.-% Wasser und 21 Gew.-% Isopropanol.
Claims (4)
1. Trennmittel für Polyurethanformteile auf der Basis einer
Lösung der Alkalisalze von Fettsäuren mit 14 bis 20 Kohlenstoffatomen
in Wasser/Alkohol-Gemischen, dadurch gekennzeichnet,
daß es als Alkalisalze von Fettsäuren solche mit
einem Gehalt von mindestens 70 Gew.-% 16-Methyl-heptadecansäure
(Isostearinsäure) enthält
2. Trennmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es
als Alkalisalze von Fettsäuren das Natriumsalz der
16-Methyl-heptadecansäure (Isostearinsäure) enthält
3. Trennmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß es, bezogen auf Alkalisalze von Fettsäuren, bis zu 10 Gew.-%
freie Fettsäure enthält.
4. Trennmittel nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es aus 2-5 Gew.-%
Alkalisalzen von Fettsäuren mit einem Gehalt von ≧70 Gew.-%,
bezogen auf Fettsäuren, 16-Methyl-heptadecansäure (Isostearinsäure), 0-5 Gew.-%
eines Verlaufmittels, 0-0,5 Gew.-% eines Netzmittels,
Rest auf 100 Gew.-% eines Gemisches aus Wasser und
Alkohol im Gewichtsverhältnis 80 : 20 bis 60 : 40 mit
Ethanol oder Propanol als Alkohol besteht.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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