DE4135475A1 - Freifliessende, thermoplastisch verarbeitbare und dabei nachvernetzende polyurethan-pulver fuer die anwendung im powder-slush-moulding-prozess - Google Patents
Freifliessende, thermoplastisch verarbeitbare und dabei nachvernetzende polyurethan-pulver fuer die anwendung im powder-slush-moulding-prozessInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft freifließende, thermoplastisch verarbeitbare und
dabei nachvernetzende Polyurethan-Pulver, ihre Herstellung sowie ihre Verwendung
zur Herstellung vernetzter Folien durch Verarbeiten oberhalb des Schmelzpunktes
während des "powder-slush-moulding"-Prozesses.
Auf vielen Gebieten der Kunststoffherstellung und -verarbeitung spielen Pulver eine
wichtige Rolle. Aufgrund ihres hohen Zerteilungsgrades und des damit verbundenen
Fließvermögens finden sie z. B. Verwendung zur Herstellung von Klebstoffen, Be
schichtungen oder dünnen Filmen und Folien.
Bekannt ist z. B. die Verwendung dekorativer Kunstoff-Folien im Kraftfahrzeug-
Innenraum (R. Pfriender, Kunststoffe, 76 (1986), 10, S. 960 ff). Dabei werden
gemäß dem Stand der Technik üblicherweise nach dem Thermoform-Verfahren ver
formte PVC/ABS-Folien verwendet, die anschließend hinterschäumt werden. Aus
Flüssig-Systemen hergestellte FU-Folien können nach dem IMC-Verfahren (In-
Mould-Coating) verarbeitet werden. Die Herstellung der Bauteile ist aber sehr
aufwendig und ,wird noch kaum beherrscht (M. Wachsmann, Kunststoffberater,
10/1987, S. 27-28).
Die Herstellung wesentlich feiner strukturierter und hinterschnittener, also qualitativ
höherwertiger Folien erlaubt demgegenüber das "powder-slush-moulding"-Verfah
ren. Dabei wird nach dem Stand der Technik PVC-Pulver verwendet, welches durch
Schwenken im erhitzten Formwerkzeug bei etwa 250°C geliert wird. Nach dem Ab
kühlen der Form kann die Folie entnommen werden.
Nachteilig an den üblicherweise mit PU-Schaumstoffen hinterschäumten PVC-Fo
lien ist jedoch die gegenseitige negative Beeinflussung der PVC-Folie und der
Hinterschäumung. Katalysatoren oder Stabilisatoren können aus dem PU-Schaum in
die PVC-Deckschicht diffundieren, gleichzeitig findet eine Migration von z. B.
Weichmachern in umgekehrter Richtung statt.
Unter dem Gesichtspunkt der Wiederaufarbeitbarkeit sind ferner Verbundsysteme
aus einer einheitlichen Kunststofftype erwünscht.
Somit besteht von seiten der Automobilindustrie starkes Interesse an einheitlichen
Materialien, bei denen die obengenannten negativen Wechselwirkungen zwischen
Deckschicht und Hinterschäumung nicht auftreten und die Möglichkeit eines ein
facheren Recycling besteht. Naheliegend ist daher die Verwendung von PU-Deck
folien, die mit PU hinterschäumt werden.
Bekannt ist die Möglichkeit, thermoplastische Polyurethane (TPU), die durch Ex
trusion- oder Bandverfahren aus der Schmelze erhalten werden, nachträglich zu
granulieren und zu mahlen und schließlich PU-Pulver zu erhalten (DE-OS
39 16 874), die durch Sintern zu Folien verarbeitet werden können.
Dieses Vorgehen ist wegen des nachgeschalteten aufwendigen Mahlungsprozesses
nachteilig. Wegen der Zähigkeit der verwendeten Materialien muß beim Mahlen
stark gekühlt werden, z. B. mit flüssigem Stickstoff. Hinzu kommen aufwendige
Vorrichtungen zur Staubvermeidung. Zudem kann die irreguläre Form des Mahl
gutes Probleme bei der Fließfähigkeit des Pulvers hervorrufen.
Die Verwendung von thermoplastischen PU-Systemen erlaubt das Sintern der
Pulver unter Verlaufen der Schmelze zu einer homogenen Deckschicht. Bei rein
thermoplastischen (linearen) Systemen tritt aber das Phänomen auf, daß die
niedrigviskose TPU-Schmelze an senkrechten Formwerkzeugoberflächen oder an
überhitzten Formwerkzeugstellen ab- oder wegfließt und es somit zu ungleich
mäßiger Dicke der Schicht oder sogar zu Löchern in der Folie kommt. Die
thermoplastische Verarbeitung setzt ein zunächst weitgehend lineares System
voraus. Eine während des Verarbeitungsprozesses eintretende Vernetzung ist
vorteilhaft wegen des eintretenden Viskositätsaufbaus.
Bekannt ist die Möglichkeit, Isocyanate mit monofunktionellen Reaktionspartnern
("Verkappungsmittel") wie z. B. Oximen, Caprolactam oder Phenolderivaten zu
thermolabilen Addukten umzusetzen und mittels dieser "verkappten Isocyanate"
Systeme zu erhalten, die bis zur Spalttemperatur der Addukte thermoplastisch sind
und oberhalb dieser Temperatur vernetzen.
Weiterhin ist die Verwendung von Uretdionen oder Uretdiongruppen-haltigen
Polyisocyanaten in einkomponentigen PUR-Reaktivsystemen an sich bekannt. Die
Uretdiongruppen enthaltenden Polyisocyanate werden durch Zusammenlagerung
("Dimerisierung") zweier Isocyanaten in Gegenwart spezieller Katalysatoren
erhalten. Die Uretdiongruppen spalten bei höherer Temperatur unter Rückbildung
zweier Isocyanatgruppen, die z. B. in Gegenwart von OH-Gruppen unter Vernetzung
weiterreagieren, auf. Dies geschieht ohne Freisetzung eines "Verkappungsmittels".
Die Herstellung solcher verkappte Isocyanate enthaltender 1K-PUR-Systeme nach
dem herkömmlichen Extrusions- oder Bandverfahren in der Schmelze, wie z. B. in
der genannten DE-OS 39 16 874 beschrieben, ist aber grundsätzlich problematisch,
da dabei die Spalttemperatur erreicht oder überschritten werden kann und das
System schon bei der Herstellung vernetzt. Außerdem muß, wie oben beschrieben,
das Produkt anschließend in kosten- und materialaufwendiger Weise zum Pulver
vermahlen werden.
Demgegenüber stellt die Direktherstellung von PU-Pulvern durch Polyaddition in
Emulsion ein Verfahren dar, welches sofort und bei vergleichsweise moderaten
Reaktionstemperaturen freifließende Pulver liefert.
Die direkte Herstellung pulverförmiger thermoplastischer Polyurethane durch
Umsetzung von Polyester- oder Polyetherpolyolen und niedermolekularen Diolen
mit Polyisocyanaten in einem inerten Lösemittel in Gegenwart von Emulgatoren ist
an sich bekannt.
Ebenso bekannt ist die direkte Herstellung pulverförmiger, vollständig blockierter
Isocyanate durch Reaktion von Polyisocyanaten mit NCO-reaktiven Verbindungen
(DE-25 36 976) oder die Herstellung zweiteiliger wärmeaktivierbarer Pulver
(Pulvermischung aus zwei Pulvern unterschiedlicher chemischer Zusammenset
zung), wobei eine Teilchenart mit NCO-reaktiven Verbindungen blockierte Isocyanatgruppen
aufweist (DE-25 56 945). Die vollständige Blockierung der NCO-
Gruppen im Pulver führt zu einem zu schnellen Viskositätsaufbau bei der Ver
netzung. Die Herstellung zweiteiliger Pulver über einen Mischvorgang führt zu
Inhomogenitäten, die das Reaktionsprodukt negativ beeinflussen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein für die Verwendung im "slush-
moulding"-Prozeß geeignetes, also freifließendes, zunächst wie ein Thermoplast
aufschmelzendes, dabei aber vorteilhaft zunehmend vernetzendes PU-Pulver zu
entwickeln, welches nicht die Gefahr der Vorvernetzung unter Herstellbedingungen
aufweist und ferner Feststoff-Mischvorgänge vermeidet.
Es wurde nun gefunden, daß freifließende, zunächst wie ein Thermoplast auf
schmelzende, dabei aber vorteilhaft zunehmend vernetzende Polyurethan-Pulver
erhalten werden durch
- a) Herstellung einer mit einer oberflächenaktiven Verbindung stabilisierten Emulsion aus feinen Tröpfchen einer Komponente IA mit freien NCO-Grup pen oder einer Komponente IB mit gegenüber NCO-Gruppen reaktiven Gruppen, sowie
- b) Umsetzung der Emulsion der Komponente IA mit einer Komponente IIA, die im Mittel zwei gegenüber NCO-Gruppen reaktive Wasserstoffatome auf weist oder der Emulsion der Komponente IB mit einer Komponente IIB, welche im Mittel zwei NCO-Gruppen (jeweils pro Molekül) aufweist, in Gegenwart einer separat hergestellten Komponente III, die (gegebenen falls nur anteilig) blockierte NCO-Gruppen aufweist, in einer inerten organischen, flüssigen Trägerphase, in der die Komponenten IA bzw. IB und das jeweilige Umsetzungsprodukt unlöslich sind, sowie
- c) Abtrennung des Umsetzungsproduktes von der genannten inerten organi schen Trägerphase.
Vorzugsweise stellt die kontinuierliche Phase der Emulsion A zugleich die inerte
organische flüssige Trägerphase dar.
"Unlöslich" im Sinne der erfindungsgemäßen Lehre schließt den Begriff "nicht
mischbar" ein soweit sich dies auf flüssige Tröpfchen bezieht.
Das Umsetzungsprodukt fällt in Form kugelförmiger Partikel an, deren Größe der
der feinen Tröpfchen der Komponente IA bzw. IB entspricht und die durch die
oberflächenaktive Verbindung vor Agglomeration geschützt sind, so daß auch nach
Abtrennung von der organischen Trägerphase die freie Fließfähigkeit gewährleistet
ist.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist die Verfahrensvariante a) bei der die die disperse
Phase der Emulsion bildenden Komponente I freie NCO-Gruppen aufweist (IA) und
die Umsetzung mit einer Komponente II erfolgt, die im Mittel zwei gegenüber
NCO-Gruppen reaktive Wasserstoffatome aufweist (IIA).
Als erfindungsgemäß eingesetzte Komponente IA wird bevorzugt ein NCO-Präpoly
mer verwendet, welches entweder separat oder in der erfindungsgemäß verwendeten
organischen Trägerphase durch Reaktion einer gegenüber NCO-Gruppen reaktiven
Verbindung mit einem Polyisocyanat hergestellt wird.
Als Polyisocyanate können dabei aromatische, aliphatische oder cycloaliphatische
Diisocyanate oder Gemische derselben verwendet werden. Dabei ist zu beachten,
daß diese Diisocyanate entweder flüssig oder bei den Reaktionstemperaturen in der
Trägerphase flüssig emulgierbar sind oder zumindest das entstehende NCO-Präpoly
mer flüssig emulgierbar ist. Beispielhaft seien als aromatische Diisocyanate das
Toluylendiisocyanat (2,4- und 2,6-Isomere oder Gemische derselben), das Diphenyl
methandiisocyanat (4,4′- und 2,4′-Isomere oder Gemische derselben), das 1,4-
Phenylendiisocyanat, das 1,5-Naphthylendiisocyanat (wegen des hohen Schmelz
punktes weniger bevorzugt), als aliphatische Diisocyanate das Hexamethylen- 1,6-di
isocyanat, das Xylylendiisocyanat, das 1,12-Dodecandiisocyanat, als cycloali
phatische Diisocyanate das 4,4′-Methylen-bis-(cyclohexyldiisocyanat), das 1, 4-
Cyclohexylendiisocyanat und das Isophorondiisocyanat genannt.
Aliphatische oder cycloaliphatische Diisocyanate wie das 1,6- Hexamethylendiiso
cyanat oder das 4,4′-Methylen-bis-(cyclohexylisocyanat) sind bevorzugt, wenn unter
Licht nicht verfärbende Produkte erforderlich sind.
Als erfindungsgemäße Komponente IIB mit zwei NCO-Gruppen werden bevorzugt
eines oder ein Gemisch mehrerer der genannten Polyisocyanate eingesetzt.
Als Komponente IB oder als gegenüber Isocyanat reaktive Verbindungen bei der
Herstellung des NCO-Präpolymers, welches bevorzugt als erfindungsgemäße
Komponente IA verwendet wird, werden bevorzugt hochmolekulare Glykole mit im
Mittel zwei Hydroxygruppen und mittleren Molmassen von etwa 400 bis 6000
eingesetzt. Dabei kann es sich beispielsweise um hydroxyfunktionelle Polyester,
Polycarbonate, Polyestercarbonate, Polyether, Polyethercarbonate, Polyacetale,
Polyacrylate, Polybutadiene, Polyesteramide oder Polythioether handeln. Auch
aminofunktionelle Polyether (vgl. US-47 24 252, DE-OS 37 13 858) können
eingesetzt werden. Dabei sind solche Verbindungen bevorzugt, welche pro Molekül
im Mittel zwei gegenüber NCO-Gruppen reaktive Gruppen aufweisen. Höherfunk
tionelle Verbindungen können eingesetzt werden, doch muß dann gegebenenfalls
durch Beimischung monofunktioneller Reaktanden die Thermoplastizität des
PU-Pulvers gewährleistet sein.
Geeignete Polyether sind z. B. solche, welche durch Ringöffnungspolymerisation
von Propylenoxid oder Ethylenoxid in Gegenwart von einer oder mehrerer Verbin
dungen mit aktivem Wasserstoff oder durch Ringöffnungspolymerisation von Tetra
hydrofuran erhalten werden.
Wenn gegenüber Licht beständige Produkte erforderlich sind, werden bevorzugt
Polyester, Polycarbonate oder Polyestercarbonate eingesetzt. Geeignete Poly
esterpolyole können z. B. durch Kondensation einer oder mehrerer Dicarbonsäuren,
ihrer Anhydride oder Diester durch Umsetzung mit einem oder mehreren nieder
molekularen Glykolen erhalten werden. Geeignete Dicarbonsäuren sind z. B. Bern
steinsäure, Adipinsäure, Korksäure, aromatische Dicarbonsäuren wie z. B. Phthal
säure, Isophthalsäure oder Terephthalsäure oder die entsprechenden teil- oder
perhydrierten Typen. Geeignete niedermolekulare Glykole sind z. B. Ethylenglykol,
1,2- oder 1,3-Propylenglykol, 1,4- oder 2,3-Butandiol, Neopentylglykol, 1,6- Hexan
diol, 1,8-Octandiol, Cyclohexandimethanol, Diethylenglykol oder Dipropylenglykol.
Polyester, die durch Polymerisation von Lactonen wie z. B. c-Caprolacton erhalten
werden, sind ebenfalls geeignet. Geeignete aliphatische hydroxyfunktionelle Poly
carbonate können z. B. durch Reaktion der obengenannten niedermolekularen Gly
kole mit Diarylcarbonaten oder cyclischen Carbonaten wie Propylencarbonat erhal
ten werden.
Die obengenannten hochmolekularen Glykole oder Aminopolyether sind auch ge
eignet als erfindungsgemäße Komponente IIA. Vorteilhaft werden aber als Kompo
nente IIA gegenüber NCO-Gruppen reaktive Verbindungen eingesetzt, welche Mol
massen von weniger als 400 aufweisen. Geeignet sind z. B. die im Zusammenhang
mit den aliphatischen Polyestern genannten niedermolekularen Glykole. Weiterhin
geeignet sind Aminoalkohole wie z. B. N-Methyl-diethanolamin oder Aminoethanol
und Diamine wie z. B. Ethylendiamin, 1,6-Diantinohexan oder Piperazine. Hydra
zine, Hydrazide und Semicarbazide sind ebenfalls geeignet. Geeignet als Kompo
nenten IB oder IIA sind auch Gemische der genannten hoch- und niedermolekularen
Diole. Bevorzugt bei der Herstellung der erfindungsgemäßen PU-Pulver sind als
Komponente IIA die niedermolekularen Glykole.
Die erfindungsgemäß verwendete Komponente III stellt ein Umsetzungsprodukt dar,
welches separat hergestellt und mit einer der erfindungsgemäßen Komponenten IA
oder IIB, oder, falls es keine freien NCO-Gruppen mehr aufweist, auch mit IB oder
IIA, bevorzugt aber IA, vermischt oder coemulgiert wird.
Bei der erfindungsgemäß verwendeten Komponente III, die anteilig blockierte
NCO-Gruppen aufweist, kann es sich um ein unter den Herstellbedingungen des
erfindungsgemäßen PU-Pulvers gegenüber mit NCO-Gruppen reagierenden Grup
pen inertes, also nach außen NCO-freies Umsetzungsprodukt mit anteilig
blockierten NCO-Gruppen handeln, oder es kann sich um ein gegenüber NCO-
reaktiven Gruppen reaktives, also freie NCO-Gruppen enthaltendes Umsetzungs
produkt mit anteilig blockierten NCO-Gruppen handeln, welches im Mittel
höchstens zwei reaktive NCO-Gruppen aufweist, so daß es ohne Vorvernetzung in
das Pulver eingebaut werden kann. Schließlich kann die erfindungsgemäß ver
wendete Komponente III auch ein Gemisch zweier solcher Umsetzungsprodukte
darstellen.
Die erfindungsgemäß verwendete Komponente III kann z. B. erhalten werden, indem
man ein Polyisocyanat anteilig oder vollständig mit einem Blockierungsmittel oder
mit einem Blockierungsmittel und einer weiteren NCO-reaktiven Verbindung, z. B.
einem Polyol, umsetzt. Dabei ist zu beachten, daß das erhaltene Umsetzungsprodukt
mit der erfindungsgemäß verwendeten Komponente IA oder IB entweder homogen
mischbar oder coemulgierbar sein muß. Vorteilhaft sollte es flüssig oder bei den
erfindungsgemäß angewendeten Temperaturen schmelzbar sein.
Geeignete Polyisocyanate zur Umsetzung mit einem Blockierungsmittel und/oder
einer weiteren gegenüber NCO-Gruppen reaktiven Verbindung sind z. B. die weiter
oben aufgeführten Diisocyanate. Vorteilhaft werden aber Polyisocyanate mit
höherer Funktionalität verwendet, so z. B. die in der Lack- und Coatingsindustrie
bekannten vernetzenden Isocyanate wie Polymere des Diphenylmethan-diiso
cyanats, Biurete, Trimethylolpropanaddukte oder Trimere (Isocyanurate) der
obengenannten Diisocyanate.
Zur Einstellung eines bestimmten Schmelzverhaltens und zur Erhöhung der Verträg
lichkeit mit den Komponenten IA oder IB kann zur Herstellung der erfindungsge
mäß verwendeten Komponente III eine weitere gegenüber NCO-Gruppen reaktive
Verbindung mit dem blockierten Polyisocyanat zur Reaktion gebracht werden.
Dabei werden bevorzugt die weiter obengenannten hochmolekularen Glykole ver
wendet. Das Verhältnis von Glykol zu Blockierungsmittel ist, wenn ein höher
funktionelles Isocyanat verwendet wird, so zu wählen, daß keine vorzeitige
Vernetzung ("Verquallung") der erfindungsgemäßen Komponente III erfolgt.
Bei den verwendeten Blockierungsmitteln kann es sich z. B. um ein Oxim (bevorzugt
Butanonoxim), ein Lactam (bevorzugt ε-Caprolactam), einen Acetessigester (bevor
zugt Ethyl-acetylacetat), einen Malonester (bevorzugt Diethylmalonat) oder um ein
substituiertes Phenol handeln. Aus der letzteren Gruppe sind p-Hydroxy,benzoe
säureester (z. B. p-Hydroxy-benzoesäureethylester) besonders bevorzugt. Sie weisen
niedrige Abspalttemperaturen (noch unterhalb 150°C) auf, der abgespaltene Ester
besitzt eine geringe Flüchtigkeit und ist nicht geruchsbelästigend.
So kann die erfindungsgemäß verwendete Komponente III in einer bevorzugten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erhalten werden, indem das Trimer
(Isocyanurat) des 1,6-Hexamethylendiisocyanats mit einem p-Hydroxybenzoesäure
ester teilweise blockiert und der Rest der NCO-Gruppen mit einem hydroxyfunktio
nellen Polyester, besonders bevorzugt ein Polyadipat mit einem Schmelzbereich
nicht höher als 100°C, umgesetzt wird.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können als blockier
te Polyisocyanate auch 1,3-Bis-(isocyanat-organo)-2,4-dioxo-1,3-diazetidine oder
3,5-Bis-[isocyanat-organo]-2,4,6-trioxo-tetrahydro-1,3,5-oxadiazine,- wie z. B. das
Addukt von 2 Mol 1,6-Hexamethylendiisocyanat und 1 Mol Kohlendioxid, einge
setzt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können
als Bestandteil der erfindungsgemäß verwendeten Komponente III weitere Polyiso
cyanataddukte verwendet werden, die bei Erhitzen wieder NCO-Funktionalität gene
rieren, ohne daß ein "Abspalter" frei wird. Hier seien bevorzugt die weiter oben
erwähnten sogenannten Isocyanatdimeren oder Uretdione genannt. Als Beispiele
seien hier aufgeführt die Dimeren des Toluylendiisocyanates, des Diphenylmethan
diisocyanates, des Isophorondiisocyahates sowie des 1,6-Hexamethylendiiso
cyanates sowie gemischte Dimere der genannten Isocyanate.
Diese Uretdion-Gruppen enthaltenden Isocyanate können als solche oder im Ge
misch mit anderen Polyisocyanaten als erfindungsgemäß verwendete Komponente
III eingesetzt werden. Sie können, z. B. zur Verringerung der Funktionalität bei im
Mittel mehr als zwei freien NCO-Gruppen im Molekül, als solche oder im Gemisch
mit anderen Polyisocyanaten mit gegenüber NCO-Gruppen reaktiven monofunktio
nellen Verbindungen, wie z. B. Alkoholen, umgesetzt und dann als erfindungsge
mäße Komponente III mit noch freien NCO-Gruppen eingesetzt werden. Sie können
als solche oder im Gemisch mit anderen Polyisocyanaten mit einem Gemisch aus
einem hochmolekularen Glykol und, zur Einstellung der Funktionalität, einer
monofunktionellen, gegenüber NCO-Gruppen reaktiven Verbindung umgesetzt wer
den. Sie können auch allein oder im Gemisch mit anderen Polyisocyanaten zur
Herstellung der erfindungsgemäßen Komponente III unter Verwendung von
Blockierungsmitteln, wie weiter oben beschrieben, verwendet werden.
Wenn unter Lichteinfluß nicht verfärbende Produkte erwünscht sind, sind die
Uretdione der aliphatischen und cycloaliphatischen Diisocyanate bevorzugt. So wird
in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Dimere des
1,6-Hexamethylendiisocyanates, welches noch geringe Mengen an Trimerem (Iso
cyanurat) enthält, zur Einstellung der Funktionalität mit einem monofunktionellen
Alkohol, bevorzugt n-Butanol, n-Octanol oder n-Dodecanol umgesetzt, so daß im
Mittel ungefähr zwei NCO-Gruppen im Molekül übrig bleiben. Das Produkt ist bei
Raumtemperatur vorteilhaft flüssig und kann als erfindungsgemäß einzusetzende
Komponente III verwendet werden.
Die unter Verwendung eines externen Blockierungsmittels wie z. B. p-Hydroxyben
zoesäureester erhaltenen erfindungsgemäßen Komponenten III ermöglichen die
Herstellung freifließender, thermoplastisch verarbeitbarer und dabei schnell
nachvernetzender Pulver.
Die Verwendung der Uretdiongruppen enthaltenen Polyisocyanate ohne weitere
Verwendung eines Blockierungsmittels erlaubt die Herstellung abspalterfreier,
thermoplastisch verarbeitbarer und dabei nachvernetzender Polyurethan-Pulver.
Der Anteil der erfindungsgemäßen Komponente III in der Pulvermischung wird
limitiert einerseits durch die Forderung einer hinreichend effektiven Vernetzung, die
für einen Viskositätsanstieg während der Verarbeitung sorgt, andererseits durch die
Gefahr einer Übervernetzung, die sich dadurch äußert, daß das Pulver nicht mehr gut
aufschmilzt und verläuft. Bevorzugt wird die Komponente III in einer solchen
Menge eingesetzt, daß der Anteil der durch Deblockierung oder Spaltung rechne
risch maximal entstehenden NCO-Gruppen, bezogen auf die Gesamtzahl der freien
und blockierten NCO-Gruppen, bei etwa 1 bis 20% liegt, vorzugsweise mindestens
3%, besonders bevorzugt zwischen 3,5 und 12%.
Die Gesamtzahl der NCO-Gruppen (blockiert und unblockiert) sollte im erfin
dungsgemäßen PU-Pulver etwa gleich der Gesamtzahl der gegenüber NCO-Gruppen
reaktiven Gruppen unter Ausschluß der gegebenenfalls durch den Abspalter
gestellten, gegenüber NCO-Gruppen reaktiven Gruppen sein. Die bei der Verarbei
tung des Pulvers freiwerdenden NCO-Gruppen reagieren idealerweise mit dem Teil
der gegenüber NCO-Gruppen reaktiven Gruppen ab, der durch Zugabe der erfin
dungsgemäßen Komponenten IB oder IIA nach Reaktion mit der Komponente IA
oder IIB übrig bleibt. Dementsprechend ist der Anteil an den Komponenten IB oder
IIA in etwa so zu wählen, daß nach Reaktion mit den freien NCO-Gruppen der
Komponenten IA, IIB oder III ein Überschuß an gegenüber NCO-Gruppen reaktiven
Gruppen verbleibt, der der Zahl an blockierten NCO-Gruppen der Komponenten III
in etwa entspricht. Durch geringen Über- oder Unterschuß an blockierten NCO-
Gruppen läßt sich das Schmelzverhalten der erfindungsgemäßen Pulver und auch die
Nachvernetzung beeinflussen, so daß es von Vorteil sein kann, einen solchen Über-
oder Unterschuß gezielt anzusteuern. Bevorzugt werden die einzelnen Komponenten
bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Pulver so abgestimmt, daß das Pulver
thermoplastisch verarbeitbar bleibt und vorzugsweise in einem Bereich von 150 bis
200°C schmilzt.
Als flüssige, organische Trägerphase des erfindungsgemäßen Verfahrens eignen sich
alle Flüssigkeiten, die mit den Reaktionsteilnehmern, z. B. mit NCO- oder aktiven
Wasserstoff enthaltenden Gruppen, nicht reaktiv sind und in denen wenigstens das
Gemisch der ersten und der zweiten erfindungsgemäßen Komponente und das erfin
dungsgemäße PU-Pulver nicht mischbar und unlöslich sind. Bevorzugt sind solche
Flüssigkeiten, die nicht zum Quellen des erfindungsgemäßen PU-Pulvers führen.
Wünschenswert ist auch, daß die Flüssigkeit hinreichend flüchtig ist, so daß Reste
leicht vom Pulver abgetrennt werden können, daß andererseits aber der Siedepunkt
oberhalb der Reaktionstemperatur liegt. Flüssigkeiten mit niedrigerem Siedepunkt
können ebenfalls verwendet werden. Dies kann aber die Verwendung von Druckbe
hältern zur Erreichung der gewünschten Reaktionstemperatur erforderlich machen.
Flüssigkeiten, die aufgrund des Siedepunktes oder aus anderen Gründen schwierig
vom Produkt zu entfernen sind, können durch Waschen oder Extraktion mit anderen,
leichter flüchtigen und das Produkt nicht schädigenden Flüssigkeiten entfernt
werden. Der geeignete Siedebereich der Flüssigkeiten wird nach oben limitiert durch
die Rückspaltungstendenz der blockierten Isocyanatgruppen im erfindungsgemäßen
PU-Pulver. Somit sind für die Herstellung der erfindungsgemäßen PU-Pulver solche
organischen Flüssigkeiten geeignet, welche Siedepunkte oder Siedebereiche zwi
schen etwa 40 und 200°C aufweisen wie z. B. Kohlenwasserstoffe, halogenierte
Kohlenwasserstoffe und Ether. Flüssige Kohlenwasserstoffe, bevorzugt aliphatische
Kohlenwasserstoffe, z. B. Erdölfraktionen sind aufgrund ihrer niedrigen Kosten,
ihrer Indifferenz gegenüber den Reaktionsteilnehmern und der Leichtigkeit und
Vollständigkeit der Entfernung vom Reaktionsprodukt besonders zweckmäßig.
Die inerte organische Trägerphase wird, bezogen auf die Gesamtmasse des
Ansatzes, in einem Anteil von etwa 20 bis 99%, vorzugsweise 40 bis 90%,
besonders bevorzugt 60 bis 80%, eingesetzt.
Als oberflächenaktive Verbindungen für das erfindungsgemäße Verfahren werden
vorzugsweise nichtionogene polymere Materialien mit einem Molekulargewicht
über 1000 verwendet, die nichtpolare (z. B. Kohlenwasserstoffreste) und hochpolare
Gruppen (z. B. Amid-, Ester- oder Carbonylgruppen) enthalten. Geeignet sind z. B.
die in der DE-A-39 28 150 beschriebenen Urethan-Acrylat-Copolymere. Bevorzugt
werden die Copolymerisate von N-Vinyl-2-pyrrolidon (NVP) mit einem α-Olefin
mit 4 bis 20 C-Atomen, die Alkylseitenketten von 2 bis 18 C-Atomen enthalten und
in denen der Anteil des alkylierten Olefins im Bereich von etwa 10 bis 80% bei
einem Molekulargewicht von mehr als 1000, vorzugsweise über 4000 liegt. Im
allgemeinen werden etwa 0,5 bis 10% der oberflächenaktiven Verbindung, bezogen
auf das Gesamtgewicht der Reaktionsteilnehmer, verwendet.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Pulver können Katalysatoren, z. B. die in
der PU-Chemie allgemein bekannten Katalysatoren, die die Reaktion von Isocyanat
gruppen mit aktiven Wasserstoff enthaltenden Verbindungen beschleunigen, einge
setzt werden. Die Katalysatoren können, wenn zur Herstellung der erfindungsge
mäßen Komponente III eine Umsetzung mit dem verwendeten Isocyanat notwendig
ist, bei dieser Umsetzung eingesetzt werden. Falls die separate Herstellung der
erfindungsgemäßen Komponente IA notwendig ist, können sie auch bei dieser Her
stellung eingesetzt werden. Sie können ebenfalls bei der Umsetzung der Emulsion
des Gemisches aus den Komponenten IA oder IB mit der Komponente III eingesetzt
werden, wobei solche Katalysatoren bevorzugt sind, die sich in der organischen
Trägerphase gut lösen.
Geeignete Katalysatoren sind z. B. tertiäre Amine wie z. B. Triethylendiamin,
Quecksilber-, Blei- und Wismutkatalysatoren. Bevorzugt sind Zinnkatalysatoren wie
Zinnoctoat und Dibutylzinnlaurat oder Alkylester von Diorganozinndimercapto
carbonsäuren. Sie werden in Mengen bis zu 10%, bezogen auf die Gesamtmasse der
Reaktionsteilnehmer, eingesetzt.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Pulver kann beispielsweise eine erfin
dungsgemäße Komponente IB in Form eines Gemisches aus hoch- und niedermole
kularem Glykol (OH-Komponente) unter Zusatz der Komponente III (in einer
Ausführungsform ohne freie NCO-Gruppen) in der erfindungsgemäßen flüssigen
Trägerphase mittels der oberflächenaktiven Verbindung emulgiert werden. Dabei ist
durch die Reaktionsführung (Temperatur, Katalysatorzugabe) zu gewährleisten, daß
keine vorzeitige Reaktion der verkappten bzw. blockierten NCO-Gruppen der Kom
ponente III mit der Komponente IB erfolgt. Anschließend erfolgt unter Zusatz der
Komponente IIB, beispielsweise ein aliphatisches Diisocyanat, die Umsetzung zum
erfindungsgemäßen PU-Pulver. Alternativ können die Komponenten IIB und III
(letztere mit oder ohne freie NCO-Gruppen) nacheinander oder im Gemisch der
emulgierten Komponente IB zugesetzt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Komponente IA ein
NCO-Präpolymer separat hergestellt und anschließend als Schmelze mit Hilfe einer
oberflächenaktiven Verbindung in der inerten organischen Trägerphase emulgiert.
Alternativ können die Vorstufen zur Herstellung dieses Präpolymers, also bei
spielsweise ein aliphatischer hydroxyfunktioneller Polyester und ein aliphatisches
Isocyanat, in bereits emulgierter oder gelöster Form in der inerten organischen
Trägerphase unter Bildung einer Emulsion der Komponente IA zur Reaktion ge
bracht werden. Die separat hergestellte Komponente III, enthaltend blockierte
NCO-Gruppen, wird entweder (bevorzugt) mit der Schmelze der separat herge
stellten Komponente IA vermischt oder (als Schmelze oder Flüssigkeit) mit der
Komponente IA in der inerten organischen Trägerphase coemulgiert. Die erforder
liche Menge der Komponente IIA wird zugesetzt, woraufhin man die Reaktion, bei
der sich das erfindungsgemäße Pulver bildet, im wesentlichen bis zur Vollendung
ablaufen läßt. Die Reaktionszeit kann durch Katalysatormenge und Temperatur
eingestellt werden. Die Abtrennung des Pulvers von der Trägerphase kann z. B.
durch Filtration mit anschließender Trocknung unterhalb der Entblockierungstemperatur
der eingesetzten blockierten Isocyanate und unterhalb des Schmelz
punktes des Pulvers erfolgen.
Die Trägerphase kann nach Abtrennung vom erfindungsgemäßen Pulver vorteilhaft
wiederverwendet werden, wenn die bevorzugten, in der Trägerphase gut löslichen
Katalysatoren und Emulgatoren wie die obengenannten NVP-Olefin-Copolymere
verwendet werden. Diese bleiben praktisch vollständig im Filtrat zurück.
Zusatzstoffe, z. B. feinteilige Feststoffe wie etwa Talke oder Dampfphasenkiesel
säuren zur Verbesserung der Fließeigenschaften des Pulvers oder der Schmelze,
können entweder während irgendeiner Stufe vor der Filtration zugegeben oder auch
nachträglich dem erfindungsgemäßen Pulver zugemischt werden. Dies gilt auch für
weitere Zusatzstoffe wie z. B. Pigmente, Antioxidantien, UV-Stabilisatoren, Fließ
hilfsmittel usw. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
werden die Zusatzstoffe einer der flüssig oder als Schmelze vorliegenden Ausgangs
stoffe, vorzugsweise den Komponenten IA oder IB oder einer ihrer Ausgangsstoffe,
zugesetzt.
Das erfindungsgemäße Pulver wird in Form kugelförmiger Teilchen mit Durchmes
sern zwischen etwa 10 bis 500 µm erhalten. Art und Menge des oberflächenaktiven
Mittels sowie die Intensität des Rührens sowie die Temperatur während der Reak
tion beeinflussen die Größenverteilung. Wegen der fein zerteilten Form eignet sich
das erfindungsgemäße Pulver für die verschiedensten Anstrich- oder Beschichtungs
verfahren, wie z. B. das Wirbelsintern oder elektrostatische Spritzverfahren, sowie
für die Anwendung als Heißschmelzkleber.
Die Möglichkeit der Verwendung blockierter Isocyanate bei der Herstellung von
PU-Pulvern in einem kontinuierlichen Prozeß ist neben anderen, dem PU-Chemiker
zur Verfügung stehenden Möglichkeiten, bereits in Betracht gezogen worden
(EP 03 94 789). Jedoch wurden spezifische Vorteile, insbesondere die Verwendung
der blockierten NCO-Gruppen, d. h. das, wie nachfolgend ausgeführt, vorteilhafte
Schmelzverhalten im "powder-slush-moulding"-Prozeß, nicht erkannt.
Wie mit der vorliegenden Erfindung gezeigt wird, kann das erfindungsgemäße
Pulver besonders vorteilhaft für Verfahren verwendet werden, bei denen auf
vorgeheizten Formteilen durch Schmelzen des Pulvers ein homogener Überzug
erhalten wird, der nach Abkühlung des Werkstückes als "Haut" wieder abgezogen
wird. Ein solches Verfahren ist der weiter oben beschriebene "powder-slush-moul
ding"-Prozeß. Es wurde gefunden, daß die erfindungsgemäßen Pulver durch Varia
tion von Menge und Art der eingesetzten Ausgangsstoffe bereits bei vorteilhaft
niedrigen Formteiltemperaturen von oberhalb 180°C verarbeitet werden können. Der
Anteil an bei der Verarbeitung freiwerdenden blockierten NCO-Gruppen führt zu
einem Viskositätsanstieg der Schmelze des erfindungsgemäßen Pulvers. Dies führt
vorteilhaft dazu, daß die Schmelze bei Überhitzung oder an senkrechten Form
teilwänden nicht, wie bei rein thermoplastischen und nicht nachvernetzenden
Pulvern, abfließt und keine Tropfnasen oder Löcher gebildet werden. Durch den
Anteil an blockierten NCO-Gruppen und/oder die NCO-Kennzahl des Pulvers kann
dieses Schmelzverhalten eingestellt werden. Der kontrollierte Einbau der blockier
ten NCO-Gruppen ist mittels der vorher hergestellten, einfach zudosierbaren Kom
ponente III vorteilhaft einfach zu bewerkstelligen.
"%-Werte" bzw. "Teile" im Sinne der vorliegenden Beschreibung bedeuten
"Gew.-%" bzw. "Gew.-Teile", sofern nichts anderes erwähnt ist.
In den nachfolgenden Beispielen werden folgende Ausgangsstoffe eingesetzt:
Polyester = Polyesterpolyol auf Basis Adipinsäure, Hexandiol,
Neopentylglykol mit einer mittleren OH-Zahl von 56.
pigmentierter Polyester = Polyester (s. o.), in den über eine beheizte (90°C) Mühle mit stationärer Korundscheibe und Rotor, kommerziell erhältlich bei Fryma Maschinen AG, Rheinfelden), ein Gemisch von 97 Teilen Titandioxidpulver und 3 Teilen Farbruß (25 Teile Pigment auf 100 Teile Gemisch) eingearbeitet wurde (OH-Zahl 42).
Emulgator = Copolymer aus 20 Gew.-% N-Vinyl-Pyrrolidon und 80 Gew.-% Eicosen-1, erhältlich als Antaron® V 220 von GAF.
Hydrolyseschutzmittel = Stabaxol I, ein unter der Bezeichnung Stabaxol® I kommerziell erhältliches (BAYER AG) Carbodiimid.
BHT = Kommerziell erhältlicher Stabilisator (butyliertes Hydroxytoluol).
pigmentierter Polyester = Polyester (s. o.), in den über eine beheizte (90°C) Mühle mit stationärer Korundscheibe und Rotor, kommerziell erhältlich bei Fryma Maschinen AG, Rheinfelden), ein Gemisch von 97 Teilen Titandioxidpulver und 3 Teilen Farbruß (25 Teile Pigment auf 100 Teile Gemisch) eingearbeitet wurde (OH-Zahl 42).
Emulgator = Copolymer aus 20 Gew.-% N-Vinyl-Pyrrolidon und 80 Gew.-% Eicosen-1, erhältlich als Antaron® V 220 von GAF.
Hydrolyseschutzmittel = Stabaxol I, ein unter der Bezeichnung Stabaxol® I kommerziell erhältliches (BAYER AG) Carbodiimid.
BHT = Kommerziell erhältlicher Stabilisator (butyliertes Hydroxytoluol).
62,9 Teile Polyester und 8 Teile pigmentierter Polyester werden auf 100°C erhitzt,
gemischt und unter Vakuum entwässert und entgast. Es werden 0,2 Teile Hydrolyse
schutzmittel und 0,5 Teile BHT zugesetzt. Das Gemisch wird bei 80°C mit
20,5 Teilen 1,6-Hexamethylendiisocyanat umgesetzt, bis der NCO-Wert konstant ist
(berechnet 8% NCO).
Eine Lösung von 5 Teilen Emulgator und 2 Teilen Dibutylzinndilaurat in 233 Teilen
Isooctan wird auf 90°C erwärmt. Über eine Zeitspanne von ca. 10 Min. wird das
Polyester-HDI-Prepolymer unter starkem Rühren eingetragen. Dabei wird mit einem
Doppel-Propeller-Rührer bei 1100 Upm gerührt. Nach 30 Min. werden 7,9 Teile
1,4-Butandiol zugesetzt. Die Dispersion wird für etwa 2 Stunden bei 90°C
weitergeführt, bis kein freies Isocyanat mehr nachweisbar ist. Die Heizung wird
entfernt und die Dispersion nach Abkühlen auf Raumtemperatur durch einen
Bühnentrichter filtriert. Der Filterrückstand wird zweimal mit 100 Teilen Isooctan
gewaschen und anschließend für 48 Std. im Vakuum bei Raumtemperatur getrock
net. Das erhaltene freifließende, graue Pulver wird durch Siebe verschiedener
Maschenweite gesiebt und hat die in Tab. 1 angegebenen Eigenschaften.
Von dem thermoplastischen Pulver wird eine 1000 µm dicke Schicht auf eine
Glasplatte gerakelt. Nach 20 Minuten bei 200°C erhält man einen homogenen Film.
Der erhaltene Film wird nach dem Erkalten von der Glasplatte entfernt und hat die
in Tab. 2 angegebenen Eigenschaften.
Zur Prüfung des Aufschmelzverhaltens während des slush-moulding-Prozesses wird
eine gußeiserne Form (Armlehne PKW) auf 200°C erhitzt. Anschließend wird das
Pulver eingefüllt, in der Form ca. 1 Min. geschwenkt und die Form anschließend bis
auf das anhaftende, gelierte Pulver wieder entleert. Die Form wird für 10 Min. bei
200°C im Ofen nachgetempert. Anschließend wird sie mittels Wasser abgekühlt und
die Haut herausgetrennt.
Bei dem Pulver des Vergleichsbeispiels ist die Haut unregelmäßig dick, weist
Löcher und Tropfnasen auf. Ein erheblicher Teil der Schmelze ist zudem während
des Tempervorgangs abgeflossen.
800 Teile eines Isocyanurats des 1,6-Hexamethylendiisocyanats (HDI-Trimerisat;
% NCO = 21,5) werden bei 100°C mit 543,9 Teilen p-Hydroxybenzoesäureethyl
ester umgesetzt. Nach ca. 1 Stunde werden 859 Teile Ester (s. o.) zugesetzt und die
Mischung umgesetzt, bis kein freies Isocyanat mehr nachweisbar ist. Das erhaltene
Produkt erstarrt unterhalb 50°C und kann portionsweise weiter eingesetzt werden.
60,2 Teile Polyester und 8 Teile pigmentierter Polyester werden auf 100°C erhitzt,
gemischt und unter Vakuum entwässert und entgast. Es werden 0,2 Teile Hydrolyse
schutzmittel und 0,5 Teile BHT zugesetzt. Das Gemisch wird bei 80°C mit
19,7 Teilen 1,6-Hexamethylendiisocyanat umgesetzt, bis der NCO-Wert konstant ist
(berechnet 8% NCO) (Komponente IA). Dann werden 3,6 Teile der unter a) be
schriebenen Vernetzerkomponente zugesetzt.
Eine Lösung von 5 Teilen Emulgator und 2 Teilen Dibutylzinndilaurat in 233 Teilen
Isooctan wird auf 90°C erwärmt. Über eine Zeitspanne von ca. 10 Min. wird das
Polyester-HDI-Präpolymer unter starkem Rühren eingetragen. Dabei wird mit einem
Doppel-Propeller-Rührer bei 1100 Upm gerührt. Nach 30 Min. werden 7,8 Teile
1,4-Butandiol (Komponente IIA) zugesetzt. Die Dispersion wird für etwa 2 Stunden
bei 90°C weitergerührt, bis kein freies Isocyanat mehr nachweisbar ist. Die Heizung
wird entfernt und die Dispersion nach Abkühlen auf Raumtemperatur durch einen
Büchnertrichter filtriert. Der Filterrückstand wird zweimal mit 100 Teilen Isooctan
gewaschen und anschließend für 48 Std. im Vakuum bei Raumtemperatur getrock
net. Das erhaltene freifließende, graue Pulver wird durch Siebe verschiedener
Maschenweite gesiebt und hat die in Tab. 1 angegebenen Eigenschaften.
Von dem thermoplastischen Pulver wird eine 1000 µm dicke Schicht auf eine
Glasplatte gerakelt. Nach 20 Minuten bei 200°C erhält man einen homogenen Film.
Der erhaltene Film wird nach dem Erkalten von der Glasplatte entfernt und hat die
in Tab. 2 angegebenen Eigenschaften.
Zur Prüfung des Aufschmelzverhaltens während des slush-moulding-Prozesses wird
eine gußeiserne Form (Armlehne PKW) auf 200°C erhitzt. Anschließend wird das
Pulver eingefüllt, in der Form ca. 1 Min. geschwenkt und die Form anschließend bis
auf das anhaftende, gelierte Pulver wieder entleert. Die Form wird für 10 Min. bei
200°C im Ofen nachgetempert. Anschließend wird sie mittels Wasser abgekühlt und
die Haut herausgetrennt.
Die mit dem Pulver erhaltene Haut ist gleichmäßig dick, weist keine Fehlstellen
(Löcher) oder Tropfnasen auf. Beim Tempervorgang fließt kein Material ab.
491 Teile eines durch Dimerisierung von 1,6-Hexamethylendiisocyanat erhaltenen,
Uretdiongruppen enthaltenden Polyisocyanats (% NCO = 21,4) werden bei 90°C mit
81,3 Teilen n-Octanol umgesetzt, bis der % NCO-Wert konstant ist (ber.: 13,9%).
Das erhaltene Produkt ist bei Raumtemperatur flüssig und bequem portionsweise
dosierbar.
58,4 Teile Polyester und 8 Teile pigmentierter Polyester werden auf 100°C erhitzt,
gemischt und unter Vakuum entwässert und entgast. Es werden 0,2 Teile Hydrolyse
schutzmittel und 0,5 Teile BHT zugesetzt. Das Gemisch wird bei 80°C mit
18,4 Teilen 1,6-Hexamethylendiisocyanat umgesetzt, bis der NCO-Wert konstant ist
(berechnet 8% NCO), (Komponente IA). Dann werden 6,2 Teile der unter a) be
schriebenen Vernetzerkomponente zugesetzt.
Eine Lösung von 5 Teilen Emulgator und 2 Teilen Dibutylzinndilaurat in 233 Teilen
Isooctan wird auf 90°C erwärmt. Über eine Zeitspanne von ca. 10 Min. wird das
Polyester-HDI-Präpolymer unter starkem Rühren eingetragen. Dabei wird mit einem
Doppel-Propeller-Rührer bei 1100 Upm gerührt. Nach 30 Min. werden 8,3 Teile
1,4-Butandiol (Komponente IIA) zugesetzt. Die Dispersion wird für etwa 2 Stunden
bei 90°C weitergerührt, bis kein freies Isocyanat mehr nachweisbar ist. Die Heizung
wird entfernt und die Dispersion nach Abkühlen auf Raumtemperatur durch einen
Bühnentrichter filtriert. Der Filterrückstand wird zweimal mit 100 Teilen Isooctan
gewaschen und anschließend für 48 Std. im Vakuum bei Raumtemperatur getrock
net. Das erhaltene freifließende, graue Pulver wird durch Siebe verschiedener
Maschenweite gesiebt und hat die in Tab. 1 angegebenen Eigenschaften.
Von dem thermoplastischen Pulver wird eine 1000 µm dicke Schicht auf eine Glas
platte gerakelt. Nach 20 Minuten bei 200°C erhält man einen homogenen Film. Der
erhaltene Film wird nach dem Erkalten von der Glasplatte entfernt und hat die in
Tab. 2 angegebenen Eigenschaften.
Zur Prüfung des Aufschmelzverhaltens während des slush-moulding-Prozesses wird
eine gußeiserne Form (Armlehne PKW) auf 200°C erhitzt. Anschließend wird das
Pulver eingefüllt, in der Form ca. 1 Min. geschwenkt und die Form anschließend bis
auf das anhaftende, gelierte Pulver wieder entleert. Die Form wird für 10 Min. bei
200°C im Ofen nachgetempert. Anschließend wird sie mittels Wasser abgekühlt und
die Haut herausgetrennt.
Die mit dem Pulver erhaltene Haut ist gleichmäßig dick, weist keine Fehlstellen
(Löcher) oder Tropfnasen auf. Beim Tempervorgang fließt kein Material ab.
42,9 Teile Polyester und 8 Teile pigmentierter Polyester werden auf 100°C erhitzt,
gemischt und unter Vakuum entwässert und entgast. Es werden 0,2 Teile Stabaxol
und 0,5 Teile BHT zugesetzt. Das Gemisch wird bei 80°C mit 31,5 Teilen 4,4′-
Methylen-bis-(cyclohexylisocyanat) umgesetzt, bis der NCO-Wert konstant ist
(berechnet 10% NCO). Dann werden 6,8 Teile der unter 3a) beschriebenen Ver
netzerkomponente zugesetzt.
Eine Lösung von 5 Teilen Antaron und 2 Teilen Dibutylzinndilaurat in 233 Teilen
Isooctan wird auf 90°C erwärmt. Über eine Zeitspanne von ca. 10 Min. wird das
Polyester-Prepolymer unter starkem Rühren eingetragen. Dabei wird mit einem
Doppel-Propeller-Rührer bei 1100 Upm gerührt. Nach 30 Min. werden 10,11 Teile
1,4-Butandiol zugesetzt. Die Dispersion wird für etwa 2 Stunden bei 90°C
weitergerührt, bis kein freies Isocyanat mehr nachweisbar ist. Die Heizung wird
entfernt und die Dispersion nach Abkühlen auf Raumtemperatur durch einen
Büchnertrichter filtriert. Der Filterrückstand wird zweimal mit 100 Teilen Isooctan
gewaschen und anschließend für 48 Std. im Vakuum bei Raumtemperatur getrock
net. Das erhaltene freifließende, graue Pulver wird durch Siebe verschiedener
Maschenweite gesiebt und hat die in Tab. 1 angegebenen Eigenschaften.
Von dem thermoplastischen Pulver wird eine 1000 µm dicke Schicht auf eine
Glasplatte gerakelt. Nach 20 Minuten bei 200°C erhält man einen homogenen Film.
Der erhaltene Film wird nach dem Erkalten von der Glasplatte entfernt und hat die
in Tab. 2 angegebenen Eigenschaften.
Zur Prüfung des Aufschmelzverhaltens während des slush-moulding-Prozesses wird
eine gußeiserne Form (Armlehne PKW) auf 200°C erhitzt. Abschließend wird das
Pulver eingefüllt, in der Form ca. 1 Min. geschwenkt und die Form anschließend bis
auf das anhaftende, gelierte Pulver wieder entleert. Die Form wird für 10 Min. bei
200°C im Ofen nachgetempert. Anschließend wird sie mittels Wasser abgekühlt und
die Haut herausgetrennt.
Die mit dem Pulver erhaltene Haut ist gleichmäßig dick, weist keine Fehlstellen
(Löcher) oder Tropfnasen auf. Beim Tempervorgang fließt kein Material ab.
Claims (9)
1. Freifließende, zunächst wie ein Thermoplast aufschmelzende und dabei
zunehmend vernetzende Polyurethan-Pulver, dadurch gekennzeichnet, daß
sie erhalten werden durch
- a) Herstellung einer mit einer oberflächenaktiven Verbindung stabi lisierten Emulsion aus feinen Tröpfchen einer Komponente IA mit freien NCO-Gruppen oder einer Komponente IB mit gegenüber NCO-Gruppen reaktiven Gruppen, sowie
- b) Umsetzung der Emulsion der Komponente IA mit einer Komponente IIA, die im Mittel zwei gegenüber NCO-Gruppen reaktive Wasser stoffatome aufweist oder der Emulsion der Komponente IB mit einer Komponente IIB, welche im Mittel zwei NCO-Gruppen aufweist, in Gegenwart einer separat hergestellten Komponente III, die (gegebenenfalls nur anteilig) blockierte NCO-Gruppen aufweist, in einer inerten organischen, flüssigen Trägerphase, in der die Komponenten IA bzw. IA und das jeweilige Umsetzungsprodukt unlöslich sind, sowie
- c) Abtrennung des Umsetzungsproduktes von der genannten inerten organischen Trägerphase.
2. Pulver gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente III
mit (gegebenenfalls nur anteilig) blockierten NCO-Gruppen
- a) ein Umsetzungsprodukt aus dem Isocyanurat des 1,6-Hexamethylen diisocyanats, einem Hydroxybenzoesäureester sowie einem Polyol der mittleren Molmasse 400 bis 6000, oder
- b) ein Uretdiongruppen enthaltendens Polyisocyanat oder ein Umsetzungsprodukt aus einem Uretdiongruppen enthaltenden Polyisocyanat mit einer oder mehreren NCO-reaktiven Verbindungen oder
- c) ein Gemisch von a) und b) darstellt.
3. Pulver gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Uretdion
gruppen enthaltende Polyisocyanat durch Dimerisierung von Hexamethylen
diisocyanat erhalten wird.
4. Pulver gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Komponente IA ein Urethan-NCO-Präpolymer darstellt, welches erhalten
wird durch Umsetzung von 1,6-Hexamethylendiisocyanat und einem Poly
esterdiol mit der mittleren Molmasse 400 bis 6000.
5. Pulver gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Komponente IA ein Urethan-NCO-Präpolymer darstellt, welches erhalten
wird durch Umsetzung von 4,4′-Methylen-bis-(cyclohexylisocyanat) und
einem Polyesterdiol mit der mittleren Molmasse 400 bis 6000.
6. Pulver gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
in Anspruch 1 genannte Komponente IIA eine Mischung eines oder mehrerer
Diole mit Molmassen von weniger als 400 darstellt.
7. Pulver gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als
inerte organische Trägerphase ein aliphatischer Kohlenwasserstoff mit einem
Siedebereich zwischen 65 und 200°C verwendet wird.
8. Verfahren zur Herstellung von freifließenden, zunächst wie ein Thermoplast
aufschmelzenden und dabei zunehmend vernetzenden Polyurethan-Pulvern
durch
- a) Herstellung einer mit einer oberflächenaktiven Verbindung stabilisierten Emulsion aus feinen Tröpfchen einer Komponente IA mit freien NCO-Gruppen oder einer Komponente IB mit gegenüber NCO-Gruppen reaktiven Gruppen, sowie
- b) Umsetzung der Emulsion der Komponente IA mit einer Komponente IIA, die im Mittel zwei gegenüber NCO-Gruppen reaktive Wasser stoffatome aufweist oder der Emulsion der Komponente IB mit einer Komponente IIB, welche im Mittel zwei NCO-Gruppen aufweist, in Gegenwart einer separat hergestellten Komponente III, die (gegebenenfalls nur anteilig) blockierte NCO-Gruppen aufweist, in einer inerten organischen, flüssigen Trägerphase, in der die Komponenten IA bzw. IA und das jeweilige Umsetzungsprodukt unlöslich sind, sowie
- c) Abtrennung des Umsetzungsproduktes von der genannten inerten organischen Trägerphase.
9. Verfahren zur Herstellung von geformten Folien durch "powder-slush-moul
ding", dadurch gekennzeichnet, daß Pulver nach einem der Ansprüche 1 bis 8
eingesetzt werden.
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914135475 DE4135475A1 (de) | 1991-10-28 | 1991-10-28 | Freifliessende, thermoplastisch verarbeitbare und dabei nachvernetzende polyurethan-pulver fuer die anwendung im powder-slush-moulding-prozess |
EP92117604A EP0539802A1 (de) | 1991-10-28 | 1992-10-15 | Freifliessende, thermoplastisch verarbeitbare und dabei nachvernetzende, gegebenenfalls expandierbare Polyurethan-Pulver (-Zubereitungen) |
MX9205999A MX9205999A (es) | 1991-10-28 | 1992-10-19 | Polvos de poliuretano que fluyen libremente, elaborables en forma termoplastica y posteriormente reticulables. |
US07/964,592 US5210127A (en) | 1991-10-28 | 1992-10-21 | Free-flowing, thermoplastically processible and post-crosslinkable polyurethane powders |
JP4309805A JPH05230163A (ja) | 1991-10-28 | 1992-10-26 | 自由流動性の熱可塑加工しうる後架橋性のポリウレタン粉末 |
CA002081542A CA2081542A1 (en) | 1991-10-28 | 1992-10-27 | Free-flowing, thermoplastically processible and post-crosslinkable polyurethane powders |
KR1019920019797A KR930008001A (ko) | 1991-10-28 | 1992-10-27 | 자유-유동성 폴리우레탄 분말 및 이의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914135475 DE4135475A1 (de) | 1991-10-28 | 1991-10-28 | Freifliessende, thermoplastisch verarbeitbare und dabei nachvernetzende polyurethan-pulver fuer die anwendung im powder-slush-moulding-prozess |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4135475A1 true DE4135475A1 (de) | 1993-04-29 |
Family
ID=6443567
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19914135475 Withdrawn DE4135475A1 (de) | 1991-10-28 | 1991-10-28 | Freifliessende, thermoplastisch verarbeitbare und dabei nachvernetzende polyurethan-pulver fuer die anwendung im powder-slush-moulding-prozess |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4135475A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4215914A1 (de) * | 1992-05-14 | 1993-11-18 | Daimler Benz Ag | Verfahren zum Herstellen von räumlich geformten Kunststoffhäuten bei elektrostatischem Auftrag des Kunststoffpulvers |
DE4309139A1 (de) * | 1993-03-22 | 1994-09-29 | Bayer Ag | Verfahren zur Herstellung von Pulvern und anderen Klein- und Kleinstteilchen |
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1991
- 1991-10-28 DE DE19914135475 patent/DE4135475A1/de not_active Withdrawn
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