DE3729082A1 - Process for the production of mouldings from heat-distortion-resistant structural polyurethane foam - Google Patents

Process for the production of mouldings from heat-distortion-resistant structural polyurethane foam

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DE3729082A1
DE3729082A1 DE19873729082 DE3729082A DE3729082A1 DE 3729082 A1 DE3729082 A1 DE 3729082A1 DE 19873729082 DE19873729082 DE 19873729082 DE 3729082 A DE3729082 A DE 3729082A DE 3729082 A1 DE3729082 A1 DE 3729082A1
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Abstract

The invention relates to a process for the production of mouldings from structural polyurethane foam, in particular body parts for the automobile industry, where, in the first process step, the polyol component (component A) is prepared, and in the second process step, component A is reacted with the isocyanate component (component B), for example by the RIM method. The essential feature of this invention is that the mouldings are subjected to thermal aftertreatment in a subsequent third process step at from 120 to 180@C for from 30 minutes to 3 hours, in the mould and/or after demoulding, (process variant I) or that component A contains nucleating agents, where the nucleated mouldings are not conditioned (process variant II) or are subjected to thermal aftertreatment, in a subsequent third process step, in the mould and/or after demoulding (process variant III).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Formkörpern gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 2.The invention relates to a method for producing 2. Shaped bodies according to the preamble of claim 1 or 2.

Bezüglich der Herstellung dieser Formkörper aus segmentiertem Polyurethan (Polyurethan-Integralschaum) gibt es zahlreiche veröffentlichte Arbeiten, wobei nun die bisherigen Entwicklungsarbeiten der Anmelderin auf diesem Gebiet im Rahmen einer Übersicht aufgeführt werden.Regarding the production of this molded body from segmented There are numerous types of polyurethane (integral polyurethane foam) published works, now the previous ones Development work by the applicant in this area in As part of an overview.

DE-OS 24 61 521DE-PS 26 12 896 DE-OS 27 14 518DE-PS 28 19 037 DE-OS 27 18 173DE-PS 32 26 818 DE-OS 29 22 769DE-OS 24 61 521DE-PS 26 12 896 DE-OS 27 14 518DE-PS 28 19 037 DE-OS 27 18 173 DE-PS 32 26 818 DE-OS 29 22 769

Vernetzte und unvernetzte segmentierte Polyurethane unterschiedlichen Aufbaus sind als Werkstoffe mit Elastomercharakter in einem weitgefächerten Härtebereich (ca. 60 Shore A bis 60 Shore D) darstellbar.Cross-linked and uncross-linked segmented polyurethanes different structures are used as materials Character of elastomer in a wide range of hardness (approx. 60 Shore A to 60 Shore D) can be displayed.

Ihre vielfältigen Einsatzgebiete als Massiv- oder Integralschaum-Formteile sind hinlänglich bekannt (S. Z. B. Kunststoffhandbuch, Herausgeber G. W. Becker/D. Braun, Bd. 7: Polyurethane, Herausgeber G. Oertel). Your diverse Areas of application as solid or integral foam molded parts are well known (see e.g. plastic handbook, publisher G. W. Becker / D. Braun, Vol. 7: Polyurethane, publisher G. Oertel).  

Gleichfalls als bekannt vorausgesetzt werden kann das herausragende Eigenschaftsbild dieser Werkstoffgruppe, das seine Einsetzbarkeit als Konstruktionsmaterial ermöglicht.This can also be assumed to be known outstanding property profile of this material group, the its usability as a construction material.

Das hohe Eigenschaftsniveau von segmentierten Polyurethanen beruht zu einem wesentlichen Teil auf deren Multiphasenstruktur. Bei der Reaktion der Diisocyanate mit lang- und kurzkettigen mehrfunktionellen Verbindungen bilden sich Block- oder Segmentcopolymere mit flexiblen, weichen Sequenzen und solchen starrer, harter Gerüststruktur. Sie sind in aller Regel nicht miteinander verträglich, so daß es zur Phasentrennung der Weich- und Hartkomponente kommt. Im allgemeinen bildet die Weichphase die kontinuierliche Phase, also die Matrix, während die Hartphase die dispergierte Phase darstellt. Erst bei sehr hohen Konzentrationen an Hartsegmenten in den Gerüstketten beobachtet man Phasenumkehr. Dann allerdings verlieren die Polyurethane auch ihren Elastomercharakter. Typische Weichphasenbilder sind die Umsetzungsprodukte von Diisocyanaten, beispielsweise mit "Makrodiolen", wie lineare Polyether- oder Polyesterdiole. Hartphasenbildner sind z. B. die Umsetzungsprodukte von Diisocyanaten mit "Mikrodiolen bzw. -diaminen", wie Butandiol, Ethandiol oder bzw. alkylsubstituierten Arylendiaminen. Diese niedermolekularen Reaktionskomponenten werden auch als "Kettenverlängerer" bezeichnet. Bekanntlich kann durch Variationen der molaren Konzentration der Reaktanten Härte und Vernetzungsgrad des Polyurethans in weiten Grenzen variiert werden.The high level of properties of segmented polyurethanes relies largely on their multi-phase structure. In the reaction of the diisocyanates with long and short chain multifunctional connections form block or Segment copolymers with flexible, soft sequences and such rigid, hard scaffold structure. They are usually not compatible with each other, so that it is used for phase separation Soft and hard components come. Generally forms the Soft phase the continuous phase, i.e. the matrix, during the hard phase represents the dispersed phase. Only with very high concentrations of hard segments in the framework chains one observes phase reversal. Then, however, they lose Polyurethanes also have an elastomeric character. Typical Soft phase images are the implementation products of Diisocyanates, for example with "macrodiols" such as linear ones Polyether or polyester diols. Hard phase formers are e.g. B. the reaction products of diisocyanates with "microdiols or diamines ", such as butanediol, ethanediol or or alkyl-substituted Arylene diamines. These low molecular weight reaction components are also called "chain extenders". As is well known can by varying the molar concentration of the reactants Hardness and degree of crosslinking of the polyurethane within wide limits can be varied.

Für eine Phasenseparation der Weich- und Hartsegmente ist offensichtlich unter gegebenen Reaktionsbedingungen ein Unterschied in der Polarität der zugrundeliegenden Struktureinheiten günstig; jedoch sind hier Grenzen gesetzt, weil bei einer zu extremen Affinitätsdifferenz sehr grobe, heterogene "Gefügestrukturen" entstehen können (Beispiel: Systeme mit Polybutadiendiolen als Makrodiol), die das mechanisch-technologische Eigenschaftsbild des Endproduktes ggf. negativ beeinflussen.For a phase separation of the soft and hard segments obviously under given reaction conditions Difference in the polarity of the underlying Structural units cheap; however there are limits here  because if the affinity difference is too extreme, heterogeneous "structural structures" can arise (example: Systems with polybutadiene diols as macrodiol) that the mechanical-technological property profile of the end product influence negatively if necessary.

Eine Erhöhung des Vernetzungsgrades ist zwar für die Heraufsetzung des Fließerweichungspunktes vorteilhaft, andererseits erschweren aber die chemischen Querverbindungen die Ausbildung einer optimalen Phasenstruktur. Es ist also in diesem Sinne von Bedeutung, von einem geeigneten Reaktionssystem auszugehen. Dies ist jedoch nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Diesbezüglich wird auf die eingangs erwähnten Druckschriften verwiesen.An increase in the degree of networking is admittedly for the Advancement of the flow softening point advantageous, on the other hand, chemical cross-connections make it more difficult the formation of an optimal phase structure. So it's in important in this sense, of a suitable reaction system going out. However, this is not the subject of the present Invention. In this regard, reference is made to those mentioned at the beginning References printed.

Die bei der Polyol-Isocyanat-Reaktion entstehenden Polyurethane haben aufgrund der im allgemeinen sehr schnell ablaufenden Reaktion, z. B. im sogenannten RIM-Verfahren, keine genügende Zeit, in geordneter Weise zu kristallisieren. Es entsteht ein Gemisch von amorphen und teilkristallinen, ungeordneten Molekularbereichen. Daraus resultiert bisher eine mittlere Beständigkeit gegenüber Wärmeeinfluß. Bei den normalen RIM- Qualitäten entstehen schon bei 120°C irreversible Verformungen, wenn beispielsweise Karosserieteile aus diesem Material nicht genügend gut unterstützt werden. Schon das Eigengewicht genügt dann zur Ausbildung von Einfallstellen oder Abzeichnungen.The polyurethanes formed in the polyol isocyanate reaction have because of the generally very fast running Reaction, e.g. B. in the so-called RIM process, no sufficient Time to crystallize in an orderly way. It arises Mixture of amorphous and semi-crystalline, disordered Molecular ranges. So far, this has resulted in a medium one Resistance to heat. With the normal RIM Qualities arise at 120 ° C irreversible deformations, if, for example, body parts made of this material are not be supported well enough. Its own weight is enough then to form sink marks or markings.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, das Verfahren so weiter zu entwickeln, daß die Wärmestandfestigkeit von PU-Integralschaumteilen verbessert wird, so daß speziell in der Automobilindustrie Polyurethankarosserieteile im sogenannten On-Line-Verfahren lackiert werden können. Gelöst wird diese Aufgabe durch das Kennzeichnen des Anspruchs 1 oder 2. The object of the invention is therefore to continue the method develop that the heat resistance of PU integral foam parts is improved, so that especially in the automotive industry polyurethane body parts in so-called online process can be painted. Solved this object is achieved by characterizing claim 1 or 2.  

Im folgenden werden die drei erfindungsgemäßen Verfahrensvarianten I, II und III näher beschrieben, wobei zunächst einmal folgende Übersicht gegeben wird:The following are the three according to the invention Process variants I, II and III described in more detail, wherein the following overview is given:

Verfahrensvariante I:
Die A-Komponente enthält keine Nukleierungsmittel. Die Formkörper werden thermisch nachbehandelt.
Process variant I:
The A component contains no nucleating agents. The moldings are post-treated thermally.

Verfahrensvariante II:
Die A-Komponente enthält Nukleierungsmittel. Die nukleierten Formkörper werden nicht thermisch nachbehandelt.
Process variant II:
The A component contains nucleating agents. The nucleated molded articles are not post-treated thermally.

Verfahrensvariante III:
Die A-Komponente enthält Nukleierungsmittel. Die nukleierten Formkörper werden thermisch nachbehandelt.
Process variant III:
The A component contains nucleating agents. The nucleated moldings are post-treated thermally.

Verfahrensvariante IProcess variant I

Der erfindungsgemäße dritte Verfahrensschritt erwärmt die vorher nach dem ersten und zweiten Verfahrensschritt hergestellten Artikel (z. B. im RIM-Verfahren) 30 Minuten bis 3 Stunden lang auf eine Temperatur von 120 bis 180°C (Tempervorgang). Dabei schmelzen die ungeordneten kristallinen Bereiche auf und können beim langsamen Abkühlen in geordneter Weise auskristallisieren. Kristalline Molekularbereiche lagern sich zu größeren Kristalliten zusammen und verursachen damit eine innere "Verstärkung" des Werkstoffes, die sich u. a. in der erhöhten Wärmestabilität äußert. Aufgrund der gebildeten Struktur werden diese Produkte stabilisiert, d. h., sie verformen sich bei erneuter Wärmebeanspruchung nicht mehr in der Weise wie vorher. The third method step according to the invention heats the beforehand after the first and second process steps manufactured article (e.g. in the RIM process) 30 minutes up to 3 hours at a temperature of 120 to 180 ° C (Annealing process). The disordered melt crystalline areas and can cool down slowly crystallize in an orderly manner. Crystalline Molecular areas accumulate to form larger crystallites together and thus cause an internal "reinforcement" of the Material that u. a. in the increased heat stability expresses. Due to the structure formed, these products stabilized, d. that is, they deform when renewed Thermal stress no longer in the same way as before.  

Der Temperprozeß ist sowohl in der Wahl der Bedingungen als auch im Ablauf richtig zu wählen, um die gewünschte Wärmestandfestigkeit zu realisieren. So kann z. B. bereits ein Teil durch höhere Formentemperaturen vorweggenommen und durch Nachtemperung der Fertigteile bei höheren Temperaturen vervollständigt werden, wobei letztere unter Berücksichtigung der Lackierbedingungen zweckmäßigerweise 160°C sein sollten. Von wenigen Ausnahmen abgesehen hat sich herausgestellt, daß die Nachtemperung unmittelbar nach der Entformung der Teile die größten Effekte hinsichtlich der Verbesserung der Wärmestandfestigkeit erbringt. Im allgemeinen sind Zeiten von 1 Stunde ausreichend, jedoch ist deutlich erkennbar, daß längere Zeiten und/oder höhere Temperaturen weitere Optimierungen zulassen. Der Temperaturerhöhung sind jedoch Grenzen gesetzt, weil in Temperaturbereichen < 180°C zunehmend irreversible chemische Prozesse den Polymerabbau einleiten.The annealing process is both in the choice of conditions as well also in the process to choose correctly to the desired one Realize heat resistance. So z. B. already part anticipated by higher mold temperatures and by post-heating the finished parts at higher temperatures be completed, taking the latter into account the painting conditions should expediently be 160 ° C. With a few exceptions, it has been found that the post-tempering immediately after the demolding of the Share the greatest effects in improving the Provides heat resistance. Generally there are times of 1 hour is sufficient, but it is clearly recognizable that longer times and / or higher temperatures further Allow optimizations. The temperature increase, however, are Limits because in temperature ranges <180 ° C increasingly irreversible chemical processes the polymer degradation initiate.

Im folgenden werden zwei Versuchsreihen aufgeführt. Bezüglich der Durchführung des Sag-Testes wird auf die experimentelle Beschreibung verwiesen. Zwecks Interpretation der Versuchsreihen sei lediglich angemerkt, daß die Wärmestandfestigkeit des Formkörpers um so größer ist, je niedriger der Sagwert ist.Two test series are listed below. In terms of the implementation of the sag test is based on the experimental Description referred. In order to interpret the Test series should only be noted that the The heat resistance of the molded body is greater, the lower the sag value.

Versuchsreihe 1Test series 1

Ziel:
Untersuchung des Einflusses der Tempertemperatur auf den Sag-Wert
Target:
Investigation of the influence of the tempering temperature on the sag value

Temperbedingungen (Std./°C)sag (mm)a)Annealing conditions (Std./°C) sag (mm) a)

ohne Temperung18 1/12012 1/130 9,5 1/140 8,5 1/150 8,0 1/160 7,5 1/170 5,5 1/180 2,5without tempering18 1/12012 1/130 9.5 1/140 8.5 1/150 8.0 1/160 7.5 1/170 5.5 1/180 2.5

a) Probekörper in der Polyurethanqualität auf der Basis gepfropfter Polyetherdiole, modifiziertem 4,4′ Diphenplmethandiisocyanats (MDI) und Diethyl-Toluylendiamins.a) Test specimens based on polyurethane quality grafted polyether diols, modified 4,4 'diphenplemethane diisocyanate (MDI) and Diethyl toluenediamine.

Ergebnis:
Mit steigender Temperatur nimmt die Wärmestandfestigkeit zu.
Result:
The heat resistance increases with increasing temperature.

Versuchsreihe 2Test series 2

Ziel:
Untersuchung des Einflusses von Temperdauer, der Temperart und der Qualität des Probekörpers auf den Sagwert
Target:
Examination of the influence of tempering duration, the tempering type and the quality of the test specimen on the sag value

Ergebnis:
Die Wärmestandfestigkeit steigt bei beiden Qualitäten mit der Temperdauer. Stufentemperungen sind nicht so wirksam wie eine Temperung bei der höchsten Temperaturstufe über die gesamte Temperzeit.
Result:
The heat resistance increases with both qualities with the annealing time. Step tempering is not as effective as tempering at the highest temperature step over the entire tempering time.

Die Versuchsreihen 1 und 2 beziehen sich auf Plattenteste, d. h. es wurden Prüfplatten in der für den Sagtest erforderlichen Dimensionierung hergestellt. Diesbezüglich wird auf die experimentelle Beschreibung verwiesen. Die Ergebnisse dieser Plattenteste können auf direkt hergestellte Kleinkarosserieteile ohne weiteres übertragen werden. Stellt man jedoch Großkarosserieteile im Direktverfahren her und bestimmt den Sagwert nach der thermischen Nachbehandlung, so beträgt der mittlere Sagwert 6,2 bis 6,7 (1 Std./160°C) bzw. 3,7 bis 5,6 (3 Std./160°C), wobei nach 3 Std./160°C nicht das Niveau von Plattentesten erreicht wird. Die Sagwerte beziehen sich hier auf die Polyurethanqualität nach a (siehe Versuchsreihen 1 und 2). Test series 1 and 2 relate to plate tests, d. H. there were test plates in the for the sag test required dimensioning manufactured. In this regard reference is made to the experimental description. The Results of these plate tests can be viewed directly manufactured small body parts transferred easily will. However, if you put large body parts in a direct process and determines the sag value according to the thermal Aftertreatment, the mean sag value is 6.2 to 6.7 (1 hour / 160 ° C) or 3.7 to 5.6 (3 hours / 160 ° C), whereby after 3 hours / 160 ° C did not reach the level of plate tests becomes. The sag values relate here to the polyurethane quality according to a (see test series 1 and 2).  

Verfahrensvarianten II und IIIProcess variants II and III

Bei der Herstellung von Integral-Schaumteilen auf Polyurethanbasis, insbesondere von voluminösen Großteilen, wie sie für Außenverkleidungen im KFZ-Heck, -Bug und Seitenbereichen als Schutzteile, Energieabsorber (Bumper) oder Spoiler verwendet werden, ist die Ausbildung optimaler Gefügestrukturen besonders durch die applizierte Verfahrenstechnik erschwert. Der RIM-(Reaction Injection Moulding)-Prozeß injiziert die Reaktionskomponenten mit hohen Geschwindigkeiten in die Form. Das Reaktionsgemisch ist wegen der ökonomisch notwendigen kurzen Zykluszeiten hochreaktiv. Beide Verfahrensparameter bewirken zusammen eine hohe Fließgeschwindigkeit bei schneller Verfestigung des Materialstroms. Turbulenzen sind insbesondere in kompliziert geformten Teilen unvermeidlich. Insgesamt sind somit die Bedingungen für eine weitgehende Phasenseparation und ein Phasenwachstum der Hartsegmente denkbar ungünstig. Temperprozesse im Zug der Fertigung und nach der Entformung der Teile sind daher zwangsläufig ein Erfordernis für die Entwicklung einer genügend wärmestandfesten Phasenmorphologie. Jedoch sind Temperprozesse im Produktionsablauf, an welcher Stelle auch immer, ein nicht zu vernachlässigender Kostenfaktor, denn sie verursachen Zeitverluste und erfordern einen höheren Energieeinsatz und Investitionen im nicht unbeträchtlichen Ausmaß.In the manufacture of integral foam parts Polyurethane base, especially of voluminous large parts, as they are for exterior cladding in the rear of the car, bow and Side areas as protective parts, energy absorbers (bumpers) or spoilers are used, the training is more optimal Structural structures especially through the applied Process engineering difficult. The RIM (Reaction Injection Molding process injects the reaction components with high Speeds into the mold. The reaction mixture is because the economically necessary short cycle times highly reactive. Both process parameters together result in a high Flow rate with rapid solidification of the Material flow. Turbulence is particularly complicated molded parts inevitable. So all in all Conditions for extensive phase separation and a Phase growth of the hard segments is extremely unfavorable. Annealing processes in the train of production and after demolding of the parts are therefore inevitably a requirement for the Development of a sufficiently heat-resistant phase morphology. However, tempering processes are part of the production process Always, a not negligible cost factor, because they cause wasted time and require a higher one Use of energy and investments in the not inconsiderable Extent.

Bei Großteilen ist zudem der Wärmetransport in das Materialinnere infolge der geringen Wärmeleitfähigkeit der Werkstoffe ein recht langsamer Vorgang, so daß die Temperzeiten und/oder Temperaturen auf Kosten der Wirtschaftlichkeit der Herstellungsverfahren verlängert bzw. erhöht werden müssen, wobei eine homogene Gefügeausbildung kaum erreichbar sein wird, es sei denn, man könnte die Mikrowellen-Erwärmung realisieren. For large parts, the heat transport is also in the Material interior due to the low thermal conductivity of the Materials a fairly slow process, so the annealing times and / or temperatures at the expense of economy Manufacturing processes must be extended or increased a homogeneous structure formation can hardly be achieved unless you could use microwave heating realize.  

Unter diesem Aspekt ist eine modifizierte Verfahrensvariante anzustreben, wobei die erfindungsgemäße Zusatzmaßnahme darin besteht, daß man Nukleierungsmittel verwendet, die als Keimbildner die Ausbildung und das Wachstum der Hartsegmentstrukturen im Polymergefüge beschleunigen. Durch den Einsatz von Nukleierungsmitteln wird die Wärmestandfestigkeit der Formkörper verbessert. Ob zwecks weiterer Verbesserung der Wärmestandfestigkeit eine zusätzliche thermische Nachbehandlung erfolgen muß, ist abhängig von der Polyurethanqualität, der Art der Nukleierungsmittel, dem Verwendungszweck des Formkörpers und seines Anforderungsprofils im Hinblick auf Wärmestandfestigkeit sowie abhängig von wirtschaftlichen Gesichtspunkten.From this point of view is a modified process variant to strive for, the additional measure according to the invention therein exists that one uses nucleating agents which as Nucleating the training and growth of Accelerate hard segment structures in the polymer structure. By the use of nucleating agents will increase thermal stability the molded body improved. Whether for further improvement an additional thermal resistance Post-treatment depends on the Polyurethane quality, the type of nucleating agent, the Intended use of the molded body and its requirement profile with regard to heat resistance as well as depending on economic considerations.

Die Keimbildungsgeschwindigkeit ist stark temperaturabhängig. Bei einer bestimmten Temperatur durchläuft sie (stoffabhängig) ein Maximum. Bei tiefen Temperaturen ist zwar die Keimbildung energetisch begünstigt, doch wird - gegenläufig - mit abnehmender Temperatur wegen der erschwerten Diffusion der zur Keimbildung benötigten Strukturelemente deren Transport an die Grenzfläche durch die steigende Viskosität des Mediums schließlich gänzlich unterbunden.The nucleation rate is strongly temperature-dependent. At a certain temperature it runs (depending on the substance) a maximum. At low temperatures there is nucleation energetically favored, but - in the opposite direction - with decreasing temperature due to the diffusion of the for nucleation, structural elements require their transport to the interface due to the increasing viscosity of the medium finally completely prevented.

Die Nukleierungsmittel müssen folgende Voraussetzungen erfüllen:The nucleating agents must meet the following requirements fulfill:

  • - Herabsetzung der Grenzflächenenergie.- reduction of the interfacial energy.
  • - Ihr Schmelzpunkt muß oberhalb der des Polymeren liegen.- Their melting point must be above that of the polymer.
  • - Unlöslichkeit im Polymeren.- Insolubility in the polymer.
  • - Sie dürfen nicht flüchtig sein.- You mustn't be volatile.
  • - Sie sollten mit dem Polymer nicht chemisch reagieren.- You should not react chemically with the polymer.

Im folgenden werden zwei weitere Versuchsreihen aufgeführt.Two further test series are listed below.

Versuchsreihe 3Test series 3

Ziel:
Untersuchung des Einflusses von Temperatur in Abwesenheit und in Gegenwart verschiedener Ruße als Nukleierungsmittel N auf den Sagwert.
Target:
Investigation of the influence of temperature in the absence and in the presence of different carbon blacks as nucleating agent N on the sag value.

Ergebnis:
Die Nukleierung erhöht deutlich die Wärmestandfestigkeit.
Result:
The nucleation significantly increases the heat resistance.

Versuchsreihe 4Test series 4

Ziel:
Untersuchung des Einflusses von verschiedenen Nukleierungsmittel N (Menge 2 Gew.-%) bei unterschiedlichen Temperbedingungen auf den Sagwert
Target:
Investigation of the influence of different nucleating agents N (amount 2% by weight) on the sag value under different tempering conditions

Ergebnis:
Eine Soforttemperung ist effektiver als eine Temperung mit Zwischenlagerung. Der Nukleierungseffekt ist relativ am deutlichsten bei Diphenylharnstoff, gefolgt von Aktivruß NAR 30.
Result:
Immediate tempering is more effective than tempering with intermediate storage. The nucleating effect is relatively clearest with diphenylurea, followed by activated carbon black NAR 30.

Die Versuchsreihen 3 und 4 beziehen sich auf Plattenteste. The test series 3 and 4 relate to plate tests.  

Experimentelle Beschreibung der Verfahrensvarianten I bis IIIExperimental description of process variants I to III

In einem Rührkessel wird unter Einsatz eines Rührers (z. B. Ultra-Turrax-Schnellrührer) die A-Komponente zubereitet, die im Falle der Verfahrensvariante II und III Nukleierungsmittel enthält. Mit Hilfe einer Schaumdosiermaschine mit Mischkopf wird die A-Komponente mit der B-Komponente in die entsprechende Form verschäumt. Die üblichen Bedingungen (Spalte U) und die den Versuchsreihen 1 bis 4 zugrundeliegenden Bedingungen (Spalte V) sind:In a stirred tank, using a stirrer (e.g. Ultra-Turrax high-speed mixer) prepared the A component that in the case of process variants II and III nucleating agents contains. With the help of a foam dosing machine with a mixing head the A component with the B component in the corresponding Foamed shape. The usual conditions (column U) and the Test conditions underlying test series 1 to 4 (column V) are:

Bezüglich verfahrenstechnischer Einzelheiten der Zubereitung und des Verschäumens wird auf den eingangs erwähnten Stand der Technik verwiesen.Regarding procedural details of the preparation and the foaming is at the level mentioned at the beginning referred to the technology.

Erfolgt im Falle der Verfahrensvarianten I und III eine thermische Nachbehandlung (Temperung) der (nukleierten) Polyurethan-Integralschaum-Formkörper, so kann die Temperung in der Form und/oder nach der Entformung vorgenommen werden. Die den Versuchsreihen 1 bis 4 zugrundeliegenden Ergebnisse basieren auf einer thermischen Nachbehandlung nach der Entformung. Die Formkörper werden nach der Entformung auf eine Auflage gebracht und im Temperofen im Rahmen eines dritten Verfahrensschritts thermisch nachbehandelt. Is carried out in the case of process variants I and III thermal aftertreatment (tempering) of the (nucleated) Polyurethane integral foam molded body, so the tempering in the form and / or after removal from the mold. The results on which the test series 1 to 4 are based are based on a thermal aftertreatment Demolding. The moldings are placed on a mold after demolding Edition and placed in a tempering furnace as part of a third Process step thermally post-treated.  

Nach Beendigung des Tempervorganges wird der Formkörper auf Raumtemperatur abgekühlt. Zur Ermittlung der Wärmestandfestigkeit wird der sogenannte Sag-Test herangezogen, der in folgender Weise durchgeführt wird: Ein Prüfstab als Probekörper von 150 mm Länge, 25 mm Breite und 3 bis 4 mm Stärke wird auf einer Unterlage fest aufgelegt, und zwar so, daß 50 mm fest unterstützt werden und der Restbereich (100 mm) frei über die Unterstützungsfläche hinausragt. Gemessen wird der Betrag der Absenkung in mm am Ende des Stabes gegenüber dem Ausgangszustand nach einer Erwärmung von 1 Stunde bei 160°C. Diese Parameter liegen auch den Versuchsreihen 1 bis 4 zugrunde. Je kleiner der Sagwert (Kurzbezeichnung "sag"), um so größer ist die Wärmestandfestigkeit.After the tempering process has ended, the shaped body is opened Cooled to room temperature. To determine the heat resistance the so-called sag test is used, which is as follows is carried out: A test rod as a test specimen 150 mm long, 25 mm wide and 3 to 4 mm thick is fixed on a base applied, so that 50 mm are firmly supported and the remaining area (100 mm) freely over the support area protrudes. The amount of reduction in mm is measured on End of the bar compared to the initial state after one Heating for 1 hour at 160 ° C. These parameters are also based on the test series 1 to 4. The smaller the sag value (Short name "sag"), the greater the heat resistance.

Dieser Effekt fällt überraschend hoch aus, was die Versuchsreihen 1 bis 4 veranschaulichen.This effect is surprisingly high, what the test series 1 to 4 illustrate.

Claims (8)

1. Verfahren zum Herstellen von Formkörpern aus Polyurethan- Integralschaum, insbesondere Karosserieteile für die Automobilindustrie, wobei im ersten Verfahrensschritt die Polyolkomponente (A-Komponente) zubereitet und im zweiten Verfahrensschritt die A-Komponente mit der Isocyanatkomponente (B-Komponente) umgesetzt wird, beispielsweise nach der RIM-Methode, dadurch gekennzeichnet, daß die Formkörper in der Form und/oder im Anschluß an die Entformung im Rahmen eines sich anschließenden dritten Verfahrensschritts 30 Minuten bis 3 Stunden bei 120 bis 180°C thermisch nachbehandelt werden (Verfahrensvariante I).1. A process for producing molded articles from integral polyurethane foam, in particular body parts for the automotive industry, the polyol component (A component) being prepared in the first process step and the A component being reacted with the isocyanate component (B component) in the second process step, for example According to the RIM method, characterized in that the moldings are thermally aftertreated in the form and / or after demolding in a subsequent third process step for 30 minutes to 3 hours at 120 to 180 ° C (process variant I). 2. Verfahren zum Herstellen von Formkörpern aus Polyurethan- Integralschaum, insbesondere Karosserieteile für die Automobilindustrie, wobei im ersten Verfahrensschritt die Polyolkomponente (A-Komponente) zubereitet und im zweiten Verfahrensschritt die A-Komponente mit der Isocyanatkomponente (B-Komponente) umgesetzt wird, beispielsweise nach der RIM- Methode, dadurch gekennzeichnet, daß die A-Komponente Nukleierungsmittel enthält, wobei die nukleierten Formkörper nicht getempert werden (Verfahrensvariante II) oder in der Form und/oder im Anschluß an die Entformung im Rahmen eines sich anschließenden dritten Verfahrensschrittes thermisch nachbehandelt werden (Verfahrensvariante III). 2. Process for producing molded articles from polyurethane Integral foam, especially body parts for the Automotive industry, the first step in the Polyol component (A component) prepared and in the second Process step the A component with the isocyanate component (B component) is implemented, for example according to the RIM Method, characterized in that the A component Contains nucleating agents, the nucleated shaped body are not annealed (process variant II) or in the Form and / or following the demolding in the context of a subsequent third process step thermally be treated (process variant III).   3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formkörper 1 bis 3 Stunden bei 130 bis 170°C, insbesondere bei 160°C thermisch nachbehandelt werden.3. The method according to claim 1, characterized in that the Shaped body at 130 to 170 ° C for 1 to 3 hours, in particular thermally treated at 160 ° C. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Nukleierungsmittel aus den nachfolgenden Stoffklassen in Konzentrationen von max. 5 Gew.-% bezogen auf die effektive Substanz und die Polyolkomponente verwendet werden, u. z. einzeln oder in Kombination:
  • a) Farbruße
  • b) Ofen-, Kanal- und/oder Thermalruße
  • c) Aktive Kieselsäure und/oder Silikate
  • d) Metalloxide der 2. und 3. Haupt- und Nebengruppe des Periodensystems
  • e) Metallcarboxylate mit Schmelzpunkten < 160°C
  • f) Niedermolekulare oder oligomere Derivate des Harnstoffs bzw. Thioharnstoffs mit Schmelzpunkten < 160°C
  • g) Niedermolekulare oder oligomere Verbindungen mit Urethan-, Allophanat-, Biuret- oder Isocyanuratstrukturen mit Schmelzpunkten < 160°C
  • h) Metallhalogenide der 1. und 2. Hauptgruppe des Periodensystems mit Schmelzpunkten < 160°C
4. The method according to claim 2, characterized in that nucleating agents from the following classes of substances in concentrations of max. 5% by weight, based on the effective substance and the polyol component, are used individually or in combination:
  • a) Color black
  • b) furnace, canal and / or thermal soot
  • c) Active silica and / or silicates
  • d) metal oxides of the 2nd and 3rd main and subgroup of the periodic table
  • e) metal carboxylates with melting points <160 ° C.
  • f) low molecular weight or oligomeric derivatives of urea or thiourea with melting points <160 ° C.
  • g) Low molecular weight or oligomeric compounds with urethane, allophanate, biuret or isocyanurate structures with melting points <160 ° C.
  • h) metal halides of the 1st and 2nd main group of the periodic table with melting points <160 ° C
5. Verfahren nach den Ansprüchen 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die nukleierten Formkörper für mindestens 30 Minuten und bei Temperaturen ≧ 110°C (oberer Grenzwert: 180°C) thermisch nachbehandelt werden. 5. The method according to claims 2 or 4, characterized characterized in that the nucleated moldings for at least 30 minutes and at temperatures ≧ 110 ° C (upper Limit: 180 ° C) can be thermally treated.   6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die nukleierten Formkörper 1 Stunde bei 160°C thermisch nachbehandelt werden.6. The method according to claim 5, characterized in that the nucleated moldings thermally for 1 hour at 160 ° C. be treated. 7. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Herstellung von Kleinkarosserieteilen.7. Use of the method according to claim 1 for the production of small body parts. 8. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 2 zur Herstellung von Klein- und Großkarosserieteilen.8. Use of the method according to claim 2 for the production of small and large body parts.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4018114A1 (en) * 1990-06-06 1991-12-12 Lucas Ind Plc Annealing workpieces of thermoset material for piston - by programmed temp. increase of phenolic resin over hours, with annealing temp. below glass transition point
DE10008461A1 (en) * 2000-02-23 2001-08-30 Fritzmeier Georg Gmbh & Co Composite component containing a reinforced foamed core with outer layers, e.g. for car roof, involves a foam resistant to high temperatures

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DE4018114A1 (en) * 1990-06-06 1991-12-12 Lucas Ind Plc Annealing workpieces of thermoset material for piston - by programmed temp. increase of phenolic resin over hours, with annealing temp. below glass transition point
DE10008461A1 (en) * 2000-02-23 2001-08-30 Fritzmeier Georg Gmbh & Co Composite component containing a reinforced foamed core with outer layers, e.g. for car roof, involves a foam resistant to high temperatures

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