DE4032151A1

DE4032151A1 - Verfahren zur herstellung von formkoerpern aus kleinteiligem pur-material auf basis von polyisocyanat-polyadditionsprodukten

Info

Publication number: DE4032151A1
Application number: DE19904032151
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr Liman; Werner Dr Rasshofer; Joachim Dr Wagner
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1990-10-10
Filing date: 1990-10-10
Publication date: 1992-04-16

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus kleinteiligem PUR-Material auf Basis von Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten, wobei das PUR-Material unter Einwirkung von Drücken bis 10 000 bar und Temperaturen bis 230°C verpreßt wird.

Es ist bekannt (EP-A3-3 10 896; EP-A2-3 48 760), Formkörper durch Fließverpressen bei Einwirkung von Wärme und Druck, wie eingangs beschrieben, aus PUR-Teilchen herzustellen.

Die PUR-Teilchen können dabei für diesen Zweck in entsprechender Größe direkt aus einem Reaktionsgemisch unter Formgebung oder durch Zerkleinerung von PUR-Material, wie es entweder für diesen Zweck erzeugt wurde oder aus Recycling stammt, gewonnen werden. Je nach den gewünschten physikalischen Eigenschaften der zu fertigenden Formkörper findet eine Zerkleinerung des PUR-Materials von grobstückig bis pulvrig statt. Erforderlichenfalls werden auch PUR-Teilchen unterschiedlicher Größe gemischt.

Das Verpressen - man spricht von Heißverpressung, Thermoverformung, Thermoverpressung und insbesondere von Fließverpressen - erfolgt in der Regel in mit abdichtenden Tauchkanten ausgestatteten Preßformwerkzeugen aus Stahl. Es hat sich gezeigt, daß zwischen den PUR-Teilchen eingeschlossene Luft häufig nicht entweichen kann und Oberflächenstörungen auf oder Lunker im Formkörper verursacht. Um solche Störungen zu vermeiden, hat man das Preßformwerkzeug nur relativ langsam geschlossen, damit die Luft besser entweichen konnte. Diese Maßnahme führte zu unerwünschter verlängerter Zykluszeit. Bei der Herstellung von Formkörpern mit geringer Wandstärke ist die Gefahr solcher Störungen wesentlich herabgesetzt, was aber eine erhebliche Einschränkung der Anwendung des Verfahrens bedeutet.

Es besteht die Aufgabe, das eingangs genannte Verfahren dahingehend zu verbessern, daß auch Formkörper größerer Wandstärke in einwandfreier Beschaffenheit bei normaler Zykluszeit herstellbar sind.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß während der Preßzeit das PUR-Material zumindest zeitweise einen Vakuum von <1 bar unterworfen wird.

Vorzugsweise wird ein Vakuum <0,5 bar angelegt.

Durch das Anlegen von Vakuum wird erreicht, daß die zwischen den PUR-Teilchen enthaltene Luft aus dem Formhohlraum abgezogen wird. Es bedarf dafür eines entsprechenden Formwerkzeuges. Solche sogenannten "Vakuumformwerkzeuge" sind für Tiefziehvorgänge allgemeiner Stand der Technik. Die Einwirkung des Vakuums sollte mindestens 2 Sek. betragen. In der vorliegenden Anwendung ist es nur wichtig, daß die Sauglöcher solche Größe besitzen, daß die PUR-Teilchen nicht eindringen können; d. h. die Sauglöcher müssen in aller Regel wesentlich kleiner sein als die kleinsten verwendeten PUR-Teilchen. Diese Forderung besteht insbesondere dann, wenn bei Anlegen des Vakuums die PUR-Teilchen noch nicht genügend untereinander verschmolzen sind.

Die Zerkleinerung des PUR-Materials läßt sich beispielsweise in Schneidmessermühlen, z. B. Modell PS 4-5 der Firma Pallmann, D-6660 Zweibrücken, durchführen. Es lassen sich auch Prallmühlen verwenden, die das Material zu Pulver mit einer Korngröße unter 2 mm mahlen.

Die Preßzeit beträgt vorzugsweise maximal 10 Min.

Normalerweise liegen die Preßdrücke bis 600 bar, und die angelegte Temperatur liegt in der Regel im Bereich von 180°C.

Als Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte verwendet man z. B. solche, die durch Umsetzung von

a) organischen Polyisocyanaten,
b) Verbindungen mit einem Molekulargewicht zwischen 1800 und 12 000, welche im statistischen Mittel mindestens 2,5 gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähige Gruppen aufweisen,

gegebenenfalls

c) Polyaminen mit mindestens 2 primären und/oder sekundären, aromatisch gebundenen Aminogruppen des Molekulargewichtsbereiches 108 bis 400,

sowie gegebenenfalls

d) gegebenenfalls Ethergruppen aufweisenden (Cyclo)alkanpolyolen oder (Cyclo)alkanpolyaminen des Molekulargewichtsbereiches 60 bis 1799, mit einer NCO-Reaktivität von mindestens 2,

sowie gegebenenfalls unter Mitverwendung von

e) den aus der Polyurethan-Chemie an sich bekannten Hilfs- und Zusatzmitteln,

unter Einhaltung einer Isocyanatkennzahl von 60 bis 140 im Ein- oder Mehrstufenverfahren hergestellt worden sind.

Überraschenderweise sind eine weitere Reihe von Vorteilen neben der kürzeren Zykluszeit und der verbesserten Formteiloberfläche mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verbunden: Geringere Zersetzlichkeit und damit höhere mögliche Preßtemperaturen, bessere Glanzgrade, bessere Verbundhaftung der Granulatkörner und wegen der höheren Preßtemperaturen geringere mögliche Preßzeiten bzw. geringere Preßdrücke bei gleicher Preßzeit.

Bei den bei der Herstellung der Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte gegebenenfalls mitzuverwendenden Hilfs- und Zusatzmitteln e) handelt es sich beispielsweise um innere Formtrennmittel, Katalysatoren für die Polyisocyanat-Polyadditionsreaktion, Treibmittel, oberflächenaktive Zusatzstoffe, Zellregler, Pigmente, Farbstoffe, Flammschutzmittel, Stabilisatoren, Weichmacher oder fungistatisch bzw. bakteriostatisch wirkende Substanzen, wie sie beispielsweise in EP-B-0 81 701, Spalte 6, Zeile 40, bis Spalte 9, Zeile 31, beispielhaft beschrieben sind.

Zu den bevorzugten gegebenenfalls mitzuverwendenden Hilfs- und Zusatzstoffen gehören die an sich bekannten Füll- und/oder Verstärkungsstoffe, wie beispielsweise Bariumsulfat, Kieselgur, Schlämmkreide, Mica oder insbesondere Glasfasern, LC-Fasern, Glasflakes, Glaskugeln oder Kohlefasern, wobei diese Füll- und/oder Verstärkungsstoffe in Mengen von bis zu 80 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der gefüllten bzw. verstärkten Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte, mitverwendet werden können.

Beispiel

Zur Herstellung von PUR-Granulat wurden Platten aus PUR-Material einer Dicke von mindestens 0,8 g/cm³ in einer Schneidmessermühle des Modells 4-5 der Fa. Pallmann, D-6660 Zweibrücken, mit einem 6-, 4- oder 2-mm-Siebeinsatz zerkleinert. Zur Zerkleinerung können aber auch Prallmühlen verwendet werden, die das Material zu Pulver <2 mm mahlen.

Das PUR-Gut wurde in einem Heizschrank bei 180°C 15 Min. lang vorgewärmt und sofort anschließend in ein Preßwerkzeug, das für ein Anlegen von Vakuum <1 bar mit entsprechenden Silikondichtlippen ausgerüstet ist, eingebracht. Das Preßwerkzeug wurde geschlossen, ein Vakuum von 0,5 bar mittels einer Vakuumpumpe für 40 Sek. angelegt und danach ein Druck von 150 bar im Preßwerkzeug aufgebaut. Der eigentliche Fließpreßvorgang dauerte 3 Min. bei 180°C. Anschließend wurde der Formkörper aus der noch heißen oder auch abgekühlten Form entnommen. Alle Artikel zeigten eine absolut fehlerfreie Oberfläche, die sich beim Abkühlen nicht veränderte. Besonders fiel der hohe Glanzgrad der Oberfläche auf. Auch nach dem Lackieren des Formteiles veränderte sich die Oberflächengüte nicht nachteilig.

Formkörper, die in gleicher Weise - jedoch ohne Anlegen von Vakuum - hergestellt wurden, zeigt - wenn auch nur wenige - Unebenheiten an der Oberfläche, die besonders nach dem Lackieren unangenehm auffielen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus kleinteiligem PUR-Material auf Basis von Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten, wobei das PUR-Material unter Einwirkung von Drücken bis 10 000 bar und Temperaturen bis 230°C verpreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß während der Preßzeit das PUR-Material zumindest zeitweise einem Vakuum <1 bar unterworfen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vakuum <0,5 bar angelegt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßzeit maximal 10 Min. beträgt.