DE69920019T2

DE69920019T2 - Behandlung von mineralfüllstoffen mit phosphaten, diese füllstoffe und deren verwendung

Info

Publication number: DE69920019T2
Application number: DE69920019T
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Fichou; Maurice Husson; Georges Ravet; Pierre Blanchard
Original assignee: Omya SAS
Current assignee: Omya SAS
Priority date: 1998-06-30
Filing date: 1999-06-17
Publication date: 2005-09-15
Anticipated expiration: 2019-06-18
Also published as: US20040106701A1; HUP0103301A2; TWI225874B; EG22038A; JP2002519468A; BR9911694A; ZA200007407B; UY25589A1; KR20010078758A; SK19762000A3; EE04469B1; CN1307619A; EE200000786A; US6787575B1; RU2242489C2; AU4151799A; ID28153A; TR200003886T2; NZ508529A; NO20006672L

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft den technologischen Sektor der Herstellung von Polyurethanschäumen und betrifft insbesondere Mineralfüllstoffe, die auf diesem Sektor verwendet werden, insbesondere Füllstoffe des Carbonat-, Hydroxid-, Silikat- und Sulfatstyps und ähnliche Mineralfüllstoffe.
Es ist bekannt, dass Polyurethanschaum (oder PUR) durch Reaktion eines Polyols mit einem Isocyanat wie beispielsweise Toluoldiisocyanat oder TDI, gleichzeitig mit einer Reaktion des Isocyanats mit Wasser, gewonnen wird.
Um Blockschaumstoff zu erzeugen wird der "Mischkopf" entweder mit einer Grundmischung aus einem Polyol und einem Mineraladditiv einerseits und dem verbleibenden Polyol andererseits, dem Katalysatorsystem wie beispielsweise einem Amin-Katalysator, Zinn-Katalysator oder irgend einem anderen Katalysator, einem oder mehreren oberflächenaktiven Mitteln, im allgemeinen des Silikontyps, Wasser, Toluoldiisocyanat, wahlweise einem Schaumbildungshilfsstoff, der Methylenchlorid, Aceton sein kann und verschiedenen Additiven wie beispielsweise Stabilisierungsmitteln befüllt, oder alternativ mit dem Polyol, in dem die Grundmischung bis zur erwünschten Konzentration von vornherein verdünnt wurde und andererseits mit den oben erwähnten Additiven (Katalysator, oberflächenaktives Mittel, etc.).
Die Reaktion des Wassers mit dem Isocyanat, katalysiert durch das Amin, erzeugt CO₂, das den Schaum bildet.
Um die Kosten pro Liter und Kilogramm der Objekte zu reduzieren, die aus flexiblen, halbstarrem oder starrem Polyurethanschaum hergestellt sind, die gegossen werden können oder nicht, wurde es zunehmend notwendig, die Quantität an Füllstoff, die in den flexiblen, halbstarren oder starren Polyurethanschäumen enthalten war zu erhöhen, während ihre physikalisch-chemischen Eigenschaften erhalten oder verbessert wurden, beispielsweise das Kompressionsmodul oder die Reißfestigkeit, oder um ihre ästhetischen oder anderen Qualitäten wie beispielsweise die feuerfesten Eigenschaften zu verbessern, die auf den unterschiedlichen Gebieten der Industrie erforderlich sind, wie nämlich auf dem Gebiet des Transports und beispielsweise in der Automobil-, Möbel-, Gebäude- und anderen Industrien.
Es existieren gegenwärtig mehrere Verfahren zum Einbau der Mineralfüllstoffe in diese Polyurethanverbindungen.
Bei einem ersten Verfahrenstyp (FR 2 651 236) wird Calciumcarbonat in einen Polyurethan-Weichmacher eingebracht. Dieses Verfahren zur Erzeugung einer Suspension eines Füllstoffes in einen Weichmacher, das es ermöglicht, den Anteil des Füllstoffes in der Polyurethanverbindung zu erhöhen, hat sich als teuer und als in der Durchführung, wenn flexible, halbstarre oder starre Polyurethanschäume hergestellt wurden, wegen der begleitenden Zerstörung der physikalischen und chemischen Eigenschaften der Schäume, die unter Verwendung dieser Füllstoffsuspension gewonnen wurden, als zu gefährlich erwiesen.
Es wurden danach Versuche unternommen, die Mineralfüllstoffe in die flexiblen, halbstarren oder starren Polyurethanschäume in einer einfacheren, weniger kostenintensiven Weise einzubringen, wodurch das inhärente Problem beseitigt würde, das eine signifikante Reduktion der Reaktionskapazität der Polyurethanschäume verursacht.
Zu diesem Zweck sind verschiedene Verfahren zur Einbringung des Füllstoffes in ein Polyol, einem der Inhaltsstoffe von Polyurethan, für den Fachmann auf dem Gebiet bekannt geworden. Ein erster Verfahrenstyp basiert auf der Lehre des Pfropfens von Methacrylsäure ( DE 2 654 746 , DE 2 714 291 , DE 2 739 620 ) oder einer anderen Vinylverbindung wie beispielsweise Styrol auf das Polyol. Jedoch wird mit diesem Verfahrenstyp die Calciumcarbonatsuspension im Polyol nicht verarbeitbar und ist aufgrund einer sehr hohen Viskosität und einer schlechten Verteilung des Füllstoffes im Medium in Verbindung mit Problemen, die durch die Sedimentation der Suspension verursacht sind, zu schwer handzuhaben.
Ein weiterer Verfahrenstyp besteht aus der Behandlung der Oberfläche des Füllstoffes, bevor er in das Polyol eingebracht wird, unter Verwendung eines Mittels, das beispielsweise ein Alkohol mit 8 bis 14 Kohlenstoffatomen (FR 2 531 971) oder das Phosphat einer Hydroxycarbonsäure ( EP 0 202 394 ) sein kann.
Jedoch erzeugen diese Verfahren die selbe Art von Nachteilen wie solche, die oben dargelegt wurden, weil der Benutzer mit Problemen konfrontiert wird, die durch das schlechte Vermögen der auf diese Weise behandelten Mineralfüllstoffe verursacht werden, sich im Polyol zu dispergieren.
Ein weiteres Verfahren zur Behandlung eines Mineralfüllstoffes wurde entwickelt ( EP 0 726 298 ) unter Verwendung zumindest eines Mittels des organischen Phosphat-Typs zu Behandlungszwecken in Verbindung mit einem behandelten Mineralfüllstoff, unter Erzeugung einer Suspension eines Mineralfüllstoffes in den Polyolen, die einen höheren Füllstoffgehalt und eine niedrige Viskosität aufweist, d.h. eine homogene Suspension, die gegenüber einer Sedimentation oder einer Dekantierung weder empfindlich ist noch inhärent verdickt, wenn flexible, halbstarre oder starre Polyurethanschäume hergestellt werden.
Gemäß dieses Dokumentes werden die Mineralfüllstoffe so behandelt, dass diese in Suspension in den Polyolen mit Hilfe zumindest eines Mittels des organischen Phosphat-Typs zu Behandlungszwecken angeordnet werden, das die nachfolgende Formel (I) aufweist:
wobei R₁ = entweder H oder Alkyl mit 8 bis 40 Kohlenstoffatomen oder Aryl oder Alkylaryl oder Arylalkyl mit 6 bis 40 Kohlenstoffatomen ist;
wobei R₂ = Alkyl mit 8 bis 40 Kohlenstoffatomen oder Aryl oder Alkylaryl oder Arylalkyl mit 6 bis 40 Kohlenstoffatomen ist;
X = CH₂-CH₂
Y = CH (CH₃)-CH₂ oder CH₂-CH(CH₃) ist;
(m + n) von 0 bis 30 variiert, wobei m ≤ 30 und n ≤ 30
(p + q) von 0 bis 30 variiert, wobei p ≤ 30 und q ≤ 30 ist.
Die letztere Technik ist zufriedenstellend, es trat jedoch ein neues Problem in Verbindung mit einer speziellen und aktuelleren Technik der Herstellung von PUR-Schäumen auf. Gemäß des herkömmlichen Verfahrens wird der Mischkopf mit einem Gemisch aus Polyol und Mineralfüllstoff einerseits und dem verbleibenden Polyol, TDI, einem schaumbildenden Hilfsstoff wie beispielsweise Methylenchlorid und verschiedenen Additiven wie beispielsweise einem Zinnsalz und andererseits mit einem oberflächenaktiven Stoff, im allgemeinen des Silikon-Typs, befüllt. Die Reaktion erzeugt CO₂ in situ, wie oben erwähnt, das den Schaum bildet. Die Bildung des Schaums durchläuft zwei Hauptstadien, wobei das erste bei Beginn der Schaumbildung eintritt und das zweite eintritt, wenn der Schaumblock stabilisiert wird, wonach die Masse eines PUR-Schaumes erzeugt wird, der dann in Blöcke mit den erwünschten Abmessungen geschnitten wird, um Matratzen, Sitzabdeckungen, etc. herzustellen...
Es wurde in den letzten Jahren ein neues Verfahren entwickelt, das insbesondere in den Patenten EP 0 645 226 und WO 96/00644 beschrieben ist, bei denen das CO₂ in den Mischkopf direkt oder durch den Polyolstrom im flüssigen Zustand injiziert wird. Das CO₂ wird deswegen als Treibhilfsmittel verwendet.
Dieses Verfahren weist in einer äußerst bemerkenswerten Weise Vorteile auf, insbesondere bezüglich der Reduktion des Gebrauchs und der Bildung toxischer oder entzündlicher Produkte und es wird wahrscheinlich in der Zukunft eine zunehmende Bedeutung einnehmen.
Jedoch weist dieses neue Verfahren technische Probleme zusätzlich zu solchen auf, die der Herstellung eines PUR-Schaumes eigen sind.
Um ein Verfahren dieses Typs korrekt durchzuführen, bekannt als PUR-Schaum mit CO₂ oder "CO₂-Verfahren" scheint es notwendig zu sein, die für das Mischen des Füllstoffes mit dem Polyol erforderliche Zeit signifikant zu reduzieren und die Mischqualität zu verbessern.
Wie von dieser Erfindung vorgeschlagen wurde herausgefunden, dass das Problem der Mischzeit und der dem neuen CO₂-Verfahren inhärenten Schwierigkeiten durch Behandlung eines Mineralfüllstoffes in einer Art und Weise gelöst werden kann, die mit den in EP 0 726 298 beschriebenen Techniken vergleichbar sind, jedoch mit signifikanten Verbesserungen.
Es wurde ebenfalls überraschender Weise entdeckt, während Forschungsarbeiten am CO₂-Verfahren durchgeführt wurden, das das zur Behandlung der Mineralfüllstoffe wie von der Erfindung vorgeschlagene Verfahren ebenfalls die konventionellen Verfahren verbessert, die zur Herstellung von PUR-Schäumen verwendet werden.
Demgemäß ist die Erfindung nicht auf die CO₂-Prozesse beschränkt, was das ursprünglich zu lösende Problem war, sondern ist ganz im Gegenteil in einer allgemeinen Art und Weise anwendbar.
Es hat sich ebenfalls herausgestellt, dass das durch die Erfindung vorgeschlagene Verfahren zur Behandlung von Mineralfüllstoffen auf die zur Herstellung von Verbundmaterialien verwendeten Verfahren mit einer PUR-Matrix angewendet werden kann, gleichgültig ob sie zellulär bzw. porös sind oder nicht, und, dass, welcher Füllstoff auch immer verwendet wird: CaCO₃, Talkum, Kaoline, Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid, etc. in zahlreichen Anwendungen auf dem Gebiet der Zubehörteile für die Automobilindustrie, für den Transportsektor, insbesondere den Strassen- und Schienentransportsektor und für industrielle Objekte, in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet werden kann.
"Verbundmaterialien" oder "Verbund PUR" wie hierin verwendet bedeutet Polyurethane, die mit Pflanzenfasern, Glas oder Quarz oder synthetischen Fasern, im allgemeinen Schnittfasern oder ähnlichem verstärkt sind. Der Begriff "zellulärer PUR" wie hierin verwendet bedeutet Polyurethane, gleichgültig ob sie expandiert sind oder nicht.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Mineralfüllstoffen einer speziellen Korngröße mit Hilfe von Verarbeitungsmitteln bzw. Behandlungsmitteln des organischen Phosphat-Typs, das ein Desagglomerationsstadium und wahlweise ein Auswahlstadium miteinschließt, in Hinblick auf die Verbesserung der auf die Herstellung von PUR-Schäumen angewendeten Techniken entweder durch Schaumbildung ohne ein Treibhilfsmittel oder durch Schaumbildung mit einem Treibhilfsmittel, wie beispielsweise Methylenchlorid, Aceton, CO₂ oder anderen und von Verbund-PURs, während die zum Vermischen der Füllstoffe, die auf diese Weise behandelt wurden, mit dem Polyol und anderen Reagenzien erforderliche Zeit reduziert wird und während die speziellen Schwierigkeiten, mit denen man sich bezüglich der Füllstoffagglomerate konfrontiert sah, die die statischen Dispersionsvorrichtungen verstopfen, die für das CO₂ vorgesehen sind und die dazu neigen, die mechanischen Eigenschaften der PUR-Schäume und Verbundstoffe, gleichgültig ob zellulär oder nicht, wie beispielsweise die Reißfestigkeit der PUR-Schäume, zu verschlechtern, überwunden wurden.
Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Behandlung von Mineralfüllstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff

a) mit mindestens einer Verbindung der allgemeinen Formel (I) behandelt wird:
wobei R₁ = entweder H oder Alkyl mit 8 bis 40 Kohlenstoffatomen oder Aryl oder Alkylaryl oder Arylalkyl mit 6 bis 40 Kohlenstoffatomen ist; wobei R₂ = entweder Alkyl mit 8 bis 40 Kohlenstoffatomen oder Aryl oder Alkylaryl oder Arylalkyl mit 6 bis 40 Kohlenstoffatomen ist; X = CH₂-CH₂ oder CH(CH₃)-CH₂ oder CH₂-CH(CH₃) oder (CH₂)₅-CO ist; Y = CH₂-CH₂ oder CH(CH₃)-CH₂ oder CH₂-CH(CH₃) oder (CH₂)₅-CO, ist wobei X und Y gleich oder verschieden sind, (m + n) von 0 bis 60 (Grenzwerte eingeschlossen) variiert, ebenso wie (p + n), wobei 0 ≤ m + n ≤ 60 und 0 ≤ p + n ≤ 60 ist, wenn X = Y = CH₂-CH₂ ^– und, wobei (1 ≤ m ≤ 10 und 1 ≤ p ≤ 10) und (0 ≤ n ≤ 59 und 0 ≤ q ≤ 59) wenn X von Y verschieden ist.
b) einem Desagglomerationsschritt unterzogen wird und
c) gegebenenfalls einem Selektionsschritt unterzogen wird.

Wobei der Füllstoff eine wie unten beschriebene spezifische Korngröße aufweist.
Der Begriff "Desagglomeration" bedeutet einen Schritt, bei dem die Anzahl der Agglomerate unter Verwendung einer geeigneten Brech- bzw. Zerstoßvorrichtung reduziert werden, insbesondere ein Brechwerk des Stifttypes oder des bekannten "Attritor"-Types. Die Agglomerate können durch ihr bekanntes Verfahren gemäß dem North Gauge-Verfahren evaluiert werden, das von einem Standard (ISO 1524) geregelt wird.
Der Begriff "Auswahl" bedeutet einen Vorgang, bei dem ein bestimmter Bereich innerhalb der Korngröße durch Passage durch "Separatoren" (Siebe, dynamische Klassierapparate etc., die bekannt sind) aufgetrennt wird. Ein Vorgang dieser Art beeinträchtigt die Qualität des Produktes nicht, sondern der Fachmann auf dem Gebiet wird dazu in der Lage sein zu entscheiden, ob er als Mittel der Produktoptimierung, abhängig von der beabsichtigten Endanwendung, angeendet werden soll oder nicht.
Der Begriff "spezielle Korngröße" soll für die Zwecke der Erfindung bedeuten, dass die Korngröße weder zu fein noch zu grobkörnig sein darf und direkt durch Zerstoßen oder durch Mischen der Füllstoffe erzeugt werden sollte. Bei einem illustrativen, jedoch nicht einschränkenden Beispiel, das angegeben ist, um das Verständnis dieses Kriteriums zu ermöglichen kann, der Füllstoff im wesentlichen einen mittleren bzw. durchschnittlichen Durchmesser von d50 bezüglich der Korngröße aufweisen. Dieser mittlere Durchmesser der Mineralfüllstoffe, der von der Erfindung vorgeschlagen wird, wird zwischen 0,1 Mikrometer und 15 Mikrometer betragen, vorzugsweise zwischen 0,1 Mikrometer und 10 Mikrometer und am meisten bevorzugt zwischen 0,3 und 8 Mikrometern. Weiterhin wird der Fachmann auf dem Gebiet wissen, wie Füllstoffe herzustellen sind, die diesem Erfordernis entsprechen.
Die Erfindung betrifft ebenfalls Mineralfüllstoffe einer speziellen Korngröße, die mit diesem Behandlungsmittel durch den Desagglomerationsschritt behandelt wurden und wahlweise durch einen Auswahlschritt, der eine kürzere Mischzeit für den Füllstoff erfordert, der somit mit dem Polyol und anderen Reagenzien behandelt wird und in Suspension in einem Polyol bezüglich der Verwendung bei der Herstellung von Polyurethanschäumen entweder durch Schaumbildung ohne ein Treibhilfsmittel oder durch Schaumbildung mit einem Treibhilfsmittel, wie beispielsweise Methylenchlorid, Aceton oder CO₂ oder anderen, angeordnet wird, oder für Verbund-PURs und insbesondere Mineralfüllstoffe des Carbonattyps, die durch dieses Verfahren und für diesen Zweck behandelt werden.
Die Erfindung betrifft ebenfalls Suspensionen der Mineralfüllstoffe die so behandelt wurden in den Polyolen, die so hergestellt sind, dass diese in einem Verfahren zur Herstellung von PUR-Schäumen entweder durch Schaumbildung ohne ein Treibhilfsmittel oder durch Schaumbildung mit einem Treibhilfsmittel wie beispielsweise Methylenchlorid, Aceton oder CO₂ oder anderen eingesetzt werden können, ebenso wie ihre Verwendung bei der Herstellung von flexiblen, halbstarren oder starren Polyurethanschäumen durch das Verfahren entweder durch Schaumbildung ohne ein Treibhilfsmittel oder durch Schaumbildung mit einem Treibhilfsmittel wie beispielsweise Methylenchlorid, Aceton oder CO₂ oder anderen und zur Herstellung von Verbundpolyurethanen.
Zusätzlich betrifft die Erfindung die eigentlichen Schäume, die durch ein Verfahren gewonnen wurden, das entweder eine Schaumbildung ohne Treibhilfsmittel oder eine Schaumbildung mit Treibhilfsmittel, wie beispielsweise Methylenchlorid, Aceton oder CO₂ oder anderen einschließt, oder von Verbundpolyurethanen, gleichgültig ob zellulär oder nicht, die die durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung behandelten Füllstoffe in einem Gemisch mit Polyol enthalten.
Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung von flexiblen, halbstarren oder starren Polyurethanschäumen oder Verbundstoffen, gleichgültig ob zellulär oder nicht, die somit gewonnen wurden, zur Herstellung von gegossenen oder nicht gegossenen Objekten.
Die Erfindung betrifft ebenfalls Vorgemische der durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung behandelten Füllstoffe mit einem Polyol und insbesondere in Anteilen, die zur Herstellung von Polyurethanen geeignet sind und insbesondere von Polyurethanschäumen oder Verbund-PURs.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Füllstoff unmittelbar verwendet werden, wenn er die Herstellungsvorrichtung verlässt, wobei der Feuchtigkeitsgehalt dann mit seiner Anwendung kompatibel ist.
Am meisten bevorzugt wird der Mineralfüllstoff mit einem sauren Phosphat eines aliphatischen Alkohols, ob verzweigt oder nicht, mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen behandelt, auf den 0 bis 12 Ethylenoxidketten kondensiert sind und kann wahlweise ein Gemisch aus Monoestern und Diestern enthalten.
Die von der Erfindung vorgeschlagene Behandlung wird trocken bzw. wasserfrei oder feucht durchgeführt.
Die Mineralfüllstoffe, die wie von der Erfindung vorgeschlagen behandelt werden und die stabile und homogene Suspensionen in den Polyolen ermöglichen, werden unter den Mineralfüllstoffen ausgewählt, die Polyurethanschäumen und PURs, die zur Herstellung von Verbundstoffen mit einer PUR-Matrix verwendet werden, gleichgültig ob zellulär oder nicht, physikalische und chemische Eigenschaften zu verleihen, die mit der Verwendung kompatibel sind, der diese Produkte unterzogen werden, wenn Objekte hergestellt werden, gleichgültig ob gegossen oder nicht. Sie sind insbesondere aus Carbonaten, Phosphaten und Sulfaten natürlicher oder synthetischer Erdalkalimetalle wie beispielsweise insbesondere Kalziumcarbonaten natürlichen oder synthetischen Ursprungs, Magnesiumcarbonat, Zinkcarbonat, kombinierte Salze aus Magnesium und Kalzium wie beispielsweise Dolomite, Kalk, Magnesiumoxid, Bariumsulfat, Kalziumsulfaten, Magnesiumhydroxiden, Aluminiumhydroxiden, Siliziumdioxid, Wollastonit, den Tonerden und anderen Siliko-Aluminiumoxiden wie beispielsweise Kaolinen, Siliziumdioxid-Magnesiumdioxid, beispielsweise Talkum, Mica, festen und hohlen Glaskügelchen, den Metalloxiden wie beispielsweise Zinkoxid, Eisenoxiden, Titanoxid ausgewählt und sind insbesondere unter den natürlichen oder ausgewählten Kalziumcarbonaten wie beispielsweise Kalk bzw. Kreide, Kalzit, Marmor, Dolomit, Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Talkum oder Gemischen hiervon ausgewählt.
Die von der Erfindung vorgeschlagenen Mineralfüllstoffe können zur Unterscheidung mit dem Stand der Technik aufgrund der Tatsache verglichen werden, dass sie ihre hydrophilen Eigenschaften beibehalten und eine Aufnahme von Polyol zeigen, die um zumindest 15% und um vorzugsweise zumindest 20% im Vergleich mit einem unbehandelten Mineralfüllstoff reduziert sind und insbesondere durch die Tatsache, dass sie durch das Verfahren der Erfindung gewonnen werden.
Der Begriff "vorzugsweise" bedeutet, dass die Erfindung ebenfalls die Werte von zwischen 15% und 20% abdeckt, obwohl die Wirksamkeit der Ergebnisse besser ist, je größer die Abnahme der Polyolaufnahme ist.
Per Definition ist die Polyolaufnahme, die die Absorptionskapazität der Füllstoffe repräsentiert, die Anzahl an mg oder g Polyol, die für 100 g oder 100 ml Füllstoff-Substanz verwendet werden, unter den Testmessbedingungen, die von einem Verfahren auf Basis des ISO 787/5 Standards gefordert werden.
Die verwendeten Polyole gehören zur Familie von Polyethern und Polyester-Polyethern und der Polyester.
Zu den üblichen Polyolpolyethern zählen beispielsweise die Additionsprodukte von Propylenoxid an ein einfaches Polyol, wie beispielsweise Glykol, Glycerol, Trimethylolpropan, Sorbitol, in Gegenwart von Ethylenoxid oder nicht. Jedoch können ebenfalls die speziellen Polyolpolyether erwähnt werden wie beispielsweise die aminbasierten Polyether, gewonnen durch Zusatz bzw. Addition von Propylenoxid oder wahlweise Ethylenoxid zu Aminen, Halogenpolyether, gepfropfte Polyether, die sich aus der Copolymerisation von Styrol und Acrylonitril in Suspension in einem Polyether ergeben, oder alternativ Polytetramethylenglykol.
Zu den Polyolpolyestern die erwähnt seien gehören beispielsweise solche, die sich aus der Polykondensation von Polyalkoholen an Polysäuren oder deren Anhydriden ergeben, wie beispielsweise den Disäuren, beispielsweise Adipin-, Phtal-, oder andere Disäuren, durch Umsetzung mit Diolen (beispielsweise Ethylenglykol, Propylenglykol, Butylenglykol oder anderen), Triolen (beispielsweise Glycerol, Trimethylolpropan oder anderen) und Tetrolen (beispielsweise Pentaerythritol und anderen, alleine oder in einem Gemisch).
Weitere Polyole, die zu erwähnen sind, sind verschiedene Hydroxylverbindungen wie beispielsweise hydroxylierte Polybutadiene, die Präpolymere mit Hydroxyl-Enden (die sich aus der Umsetzung von überschüssigen Polyol mit einem Diisocyanat ergeben) oder die einfachen Polyole wie beispielsweise Glycerol, Aminoalkohole, die in kleiner Menge mit den Polyolpolyethern oder Polyolpolyestern verwendet werden, um die Vernetzung zu erhöhen.
Die Suspensionen an Mineralfüllstoffen in den Polyolen, wie von der Erfindung vorgeschlagen, die ebenfalls andere mineralische und/oder organische Produkte enthalten können, beispielsweise Katalysatoren und/oder Antioxidantien und/oder andere sind dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration an Trockensubstanz der behandelten mineralischen Substanz sogar 80 Gewichtsprozent betragen kann und dadurch, dass sie gegenüber einem Dekantieren oder einer Sedimentation oder eine Stauung durch Verdickung nach einer Lagerung für 7 Tage in Vorbereitung für die Herstellung flexibler, halbstarrer oder starrer Polyurethanschäume nicht empfindlich sind, d.h. eine stabile apparente Brookfield-Viskosität aufweisen, die niedriger als diejenige von Suspensionen aus Mineralfüllstoffen ist, die nicht behandelt wurden und dadurch, dass sie 0,5 Gewichtsprozent bis 3 Gewichtsprozent bzgl. des Gewichts des Mineralfüllstoffes zumindest eines Behandlungsmittels mit der allgemeinen Formel (1) enthalten.
Eine zusätzliche Aufgabe der Erfindung besteht darin, homogene, stabile und niedrigviskose Suspensionen dieser behandelten Mineralfüllstoffe in Polyolen zu erzeugen, gekennzeichnet durch eine Konzentration der Mineralfüllstoffe nach Gewicht, die sogar 80% betragen kann und einen Gehalt an Behandlungsmittel, der sich von 0,5 Gewichtsprozent bis 3 Gewichtsprozent bzgl. des Trockengewichts des Füllstoffes bewegen kann, und die keine Agglomerate enthalten.
Diese homogenen, stabilen, niedrigviskosen Suspensionen, die von der Erfindung vorgeschlagen werden, sind einfach handzuhaben, weil sie unter den normalen Bedingungen, unter denen sie vom Fachmann verwendet werden, kein Anzeichen einer Dekantation zeigen, d.h. der Auftrennung in zwei Phasen, kein Anzeichen einer Sedimentation, d.h. das Vorliegen einer harten Ablagerung am Boden des Tanks, in dem die Suspension aufbewahrt ist zeigen, noch irgendeine dammartige Verdickung zeigen, was bedeutet, dass es möglich sein wird, elastische, halbstarre oder starre Polyurethanschäume oder Verbund-PURs zu erzeugen, gleichgültig ob zellulär oder nicht, die ausgezeichnete physikalische und chemische Eigenschaften aufweisen.
Zuletzt ist eine noch weitere Aufgabe der Erfindung die Verwendung dieser homogenen, stabilen und niedrigviskosen Dispersionen von Mineralfüllstoffen zur Herstellung elastischer, halbstarrer oder starrer Polyurethanschäume oder zellulärer oder nichtzellulärer Verbundstoffe ebenso wie die Verwendung dieser Schäume und dieser Verbundstoffe zur Herstellung von Objekten, die gegossen werden können oder nicht.
Die homogenen, stabilen und niedrigviskosen Suspensionen, die auf diese Weise befüllt werden, wie von der Erfindung vorgeschlagen, zeigen spezielle Merkmale dahingehend, als sie für die Herstellung von Polyurethanschäumen verwendet werden können, ohne Rücksicht darauf, ob sie elastisch, halbstarr oder starr sind oder zur Herstellung von Polyurethan-Verbundstoffen verwendet werden können, die zellulär oder nicht sein können.
Weiterhin werden die flexiblen, halbstarren oder starren Polyurethanschäume, zellulär oder nicht, die durch Anwendung der Suspensionen der wie von der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen behandelten Mineralfüllstoffe in Polyolen gewonnen werden, zur Herstellung von Objekten verwendet, die gegossen sein können oder nicht.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der unten angegebenen Beschreibung klar werden.
Der Umfang und das Interesse der Erfindung wird aus den unten angegebenen Beispielen klar werden, obwohl diese keinesfalls als einschränkend aufgefasst werden sollen.
Beispiel 1
A. Tests zur Herstellung verschiedener behandelter Füllstoffe
Zu diesem Zweck wurden die Tests 1 bis 10 unter Verwendung dreier unterschiedlicher Füllstoffgrundlagen und eines Behandlungsmittels vom Phosphat-Typ durchgeführt, hierin als "AGT" bezeichnet, wie es in den verschiedenen Tabellen dargelegt ist.
Tests Nr. 1 bis 4:
Diese Tests veranschaulichen die Erfindung und werden unter Verwendung eines Behandlungsmittels durchgeführt, das ein Gemisch aus Monoestern und Diestern des sauren Phosphats von Decylalkohol bzw. Decanol und 5 Mol Ethylenoxid ist, unter Verwendung von Champagne-Kalk mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 2 Mikrometer als Füllstoff (Produkt A).
Test Nr. 1:
Für diesen Test wurde der behandelte Füllstoff gemäß des von der Erfindung vorgeschlagenen Verfahrens hergestellt, in dem das von der Erfindung vorgeschlagene Mittel (AGT) gleichzeitig mit dem Desagglomerationsvorgang in eine Stiftmühle eingebracht wurde, gefolgt von einem Feinselektionsprozess unter Verwendung einer 24-dynamischen Klassifiziervorrichtung.
Test Nr. 2:
Für diesen Test wurde der behandelte Füllstoff unter Verwendung des Verfahrens hergestellt, das von der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen wird, in dem das von der Erfindung vorgeschlagene Mittel (AGT) vor dem Desagglomerations- und Selektionsvorgang, der in Test Nr. 1 beschrieben ist, eingebracht wird.
Test Nr. 3:
Für diesen Test wurde der behandelte Füllstoff gemäß des von der vorliegenden Erfindung vorgeschlagenen Verfahrens hergestellt, in dem das von der Erfindung vorgeschlagene Mittel (AGT) vor dem Desagglomerationsvorgang in eine Stiftmühle eingebracht wurde, gefolgt von einem Feinselektionsverfahren unter Verwendung eines 16-dynamischen Klassifiziergerätes.
Test Nr. 4:
Für diesen Test wurde der behandelte Füllstoff unter Verwendung des Verfahrens hergestellt, das von der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen wurde, in dem das von der Erfindung vorgeschlagene Mittel (AGT) vor dem Desagglomerationsvorgang in eine Stiftmühle eingebracht wurde, und durch Dispensieren bzw. Verteilen mit dem Selektionsvorgang.
Tests Nr. 5 bis 7:
Diese Tests veranschaulichen die Erfindung und werden unter Verwendung eines Behandlungsmittels, das aus einem Monoester und einem Diester des sauren Phosphats von Decylalkohol mit 5 Mol Ethylenoxid besteht, und als Füllstoff Calcit mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 1,8 Mikrometer (Produkt B) durchgeführt.
Test Nr. 5:
Für diesen Test der Erfindung wurde das gleiche Verfahren zur Herstellung des behandelten Füllstoffes der Erfindung wie das für Test Nr. 4 verwendete Verfahren angewendet.
Test Nr. 6:
Für diesen Test der Erfindung wurde das selbe Verfahren zur Herstellung des behandelten Füllstoffes der Erfindung wie dasjenige für Test Nr. 2 verwendet.
Test Nr. 7:
Für diesen Test der Erfindung wurde das selbe Verfahren zur Herstellung des behandelten Füllstoffes wie das für Test Nr. 1 verwendete Verfahren angewendet.
Test Nr. 8:
Dieser Test veranschaulicht den Stand der Technik und das Behandlungsmittel ist ein Gemisch aus Monoestern und Diestern des sauren Phosphats von Decylalkohol mit 5 Mol Ethylenoxid und mit einem Champagne-Kalk mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 2,4 Mikrometer (Produkt C) als Füllstoff.
Zu diesem Zweck werden 3 kg Produkt C (Kalk) und 30 g AGT in eine Laborkugelmühle mit einer Kapazität von 15 Litern eingebracht, die 9 kg Zerstoßmedium enthält und das Gemisch wird für 4 Stunden zerstoßen, um die Korngröße von Produkt A zu erzielen, ohne den Desagglomerationsschritt durchzuführen.
Test Nr. 9:
Dieser Test veranschaulicht die Erfindung und das verwendete Behandlungsmittel ist ein Gemisch aus Monoester und Diester des sauren Phosphats von Decylalkohol mit 5 Mol Ethylenoxid und mit einem Champagne-Kalk mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 2,4 Mikrometer (Produkt C) als Füllstoff.
Zu diesem Zweck werden 3 kg Produkt C mit 1,6 kg Wasser und 30 g AGT vermischt und diese "Aufschlemmung" wird in eine Laborkugelmühle eingebracht, die eine Kapazität von 15 Litern aufweist und die 9 kg Zerstoßmedium enthält, gefolgt von einem Zerstoßen von 8 Stunden um die erwünschte Korngröße zu erhalten, gefolgt von Trocknen, Desagglomeration und Selektion unter Verwendung eines 24-dynamischen Labor-Klassifiziergerätes.
Test Nr. 10:
Dieser Test veranschaulicht die Erfindung und das verwendete Mittel ist ein Monoester des sauren Phosphats von Tristyrylphenol, der 60 Mol Ethylenoxid enthält und der verwendete Füllstoff ist ein Calcit mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 1,8 Mikrometern (Produkt B).
Für diesen Test der Erfindung wurde das gleiche Verfahren zur Herstellung des behandelten Füllstoffes der Erfindung wie das für Test Nr. 1 verwendete Verfahren angewendet.
Die Ergebnisse der Tests 1 bis 4 und 5 bis 7 sind in Tabelle I dargelegt und solche der Tests 8 bis 10 in Tabelle II. Tabelle I
Tabelle I (Fortsetzung)
Tabelle II
Diese Füllstoffe ebenso wie andere Füllstoffe, gleichgültig ob behandelt oder nicht werden für die unten beschriebenen Tests verwendet, die veranschaulichen, wie sie in einem Polyol dispergiert werden, um die Geschwindigkeit und Einfachheit, mit der der Füllstoff in diesem Polyol dispergiert wird, zu simulieren.
B. Tests, die die Dispersion in einem Polyol zeigen:
Zu diesem Zweck wurden 250 g Triol mit einem Hydroxylindex gleich 48 mg/g und einer Viskosität von 750 mPa.s ausgewogen und in einem Metallbehälter einer Höhe von 105 mm und einem Durchmesser von 90 mm angeordnet und wurden dann unter Verwendung eines Rührwerks der Marke Pendraulik, der mit einer Entflockungsschaufel mit einem Durchmesser von 50 mm und einem Geschwindigkeitsregler ausgestattet war, gerührt. Die Rotations- bzw. Drehgeschwindigkeit der Rührwelle wurde mit einem Tachometer (380 oder 690 U/min) überprüft. 25 g Mineralien wurden in das Polyol eingebracht und der Zeitmesser unmittelbar gestartet, nachdem das gesamte Pulver eingebracht war. Die Proben von 2 oder 3 g Dispersion werden bei regelmäßigen Intervallen unter Verwendung einer Pasteur-Pipette entnommen, auf das North-Messgerät bwz. die North-Gauge (0 bis 100 μm) aufgebracht und die Messung wird wie in ISO Standard 1524 beschrieben vorgenommen. Die Messgerätsablesung, die verwendet wird, ist der Weit auf der Skala, bei dem der erste Punkt nicht dispergierter Mineralien auftritt. Das North-Messgerät wird mit Isopropylalkohol gereinigt und zwischen den Tests getrocknet.
In jedem der Tests Nr. 11 bis 28 ist das verwendete Polyol in den Tabellen III-1, III-2 und III-3 unten beschrieben, die die Ergebnisse wiedergeben.

Tabelle III-3
In diesen Tabellen bedeutet AGT das Mittel vom Phosphat-Typ, das von der Erfindung vorgeschlagen wurde, GUEDU bezeichnet den bekannten Mixer und IOH den Hydroxylindex bzw. die Hydroxylzahl.
Test Nr. 11:
Dieser Test veranschaulicht die Dispersion von Champagne-Kalk mit einem mittleren bzw. durchschnittlichen Durchmesser von 2 Mikrometern, nicht behandelt, im oben erwähnten Polyol.
Es existiert keine Messgerätsablesung und deswegen ist keine der Mischungen die durchgeführt wurden homogen und ohne Agglomerate.
Das Ergebnis ist schlecht, dies ist ein Referenztest.
Test Nr. 12:
Dieser Test repräsentiert ein Beispiel der Erfindung unter Verwendung von Produkt A aus Test Nr. 1. Die Messgerätsablesung nach 8 Minuten beträgt 4,5.
Demgemäß ist die Mischung nach 8 Minuten gut.
Test Nr. 13:
Dieser Test repräsentiert den Stand der Technik und es wird Champagne-Kalk verwendet, der einfach mit Stearinsäure behandelt wird und der einen mittleren Durchmesser von 2 Mikrometern aufweist und im Handel erhältlich ist (Produkt D).
Das Ergebnis ist schlecht.
Test Nr. 14:
Dieser Test veranschaulicht den Zusatz des Behandlungsmittels, das für die Tests 1 bis 9 verwendet wurde, nicht zur Behandlung der Füllstoffe wie in den Tests Nr. 1 bis 9 sondern als Dispersionsmittel, weil es zum Füllstoff-Polyol-Gemisch zugesetzt wird.
Die Ergebnisse sind schlecht und bestätigen die Bedeutung der Durchführung der Behandlung, die für einen der Schritte der Erfindung vorgeschlagen ist.
Test Nr. 15:
Dieser Test ist mit dem Test Nr. 14 identisch außer bzgl. der Menge des Mittels (sehr wenig) und der Rührgeschwindigkeit, die zur Ausbildung des Gemisches verwendet wurde (ungefähr doppelt), um eine größere Dispersionsenergie zuzuführen.
Das Ergebnis ist ebenfalls schlecht.
Test Nr. 16:
Dieser Test ist identisch mit Test Nr. 11 außer bzgl. der Rührgeschwindigkeit, die zur Ausbildung des Gemisches verwendet wurde (ungefähr doppelt), die zeigt, dass mehr als 20 Minuten erforderlich sind, um ein gutes Gemisch (Messgerät = 3) zu erzeugen, was daher mehr mechanische Energie erforderlich macht.
Test Nr. 17:
Dieser Test ist mit Nr. 13 identisch außer bzgl. der Rührgeschwindigkeit, die zur Ausbildung des Gemisches verwendet wurde (ungefähr doppelt), die zeigt, dass mehr als 20 Minuten erforderlich sind, um ein gutes Gemisch (Messgerät = 3) zu produzieren, so dass viel mehr mechanische Energie erforderlich ist.
Tests Nr. 18 und 19:
Diese Tests verwenden einen einfachen Mischer des GUEDO-Typs und erzeugen schlechte Ergebnisse, was unter Beweis stellt, dass die gemäß der Schritte der Erfindung durchgeführte Behandlung nicht lediglich in einem einfachen Mischen besteht.
Test Nr. 18:
Dieser Test wird mit unbehandeltem Champagne-Kalk mit mittlerem Durchmesser von 2 Mikrometern durchgeführt. Der Mischprozess im GUEDO Mischer wird unter Verwendung eines Behandlungsmittels des Monoesters oder Diesters vom Nonylphenol-Phosphat-Typ durchgeführt, der 30 Ethylenoxidketten enthält.
Test Nr. 19:
Dieser Test wird mit unbehandeltem Calcit mit einem mittleren Durchmesser von 1,8 Mikrometern durchgeführt. Der Mischprozess im GUEDO Mischer wird unter Verwendung eines Monoesters und Diesters eines sauren Phosphats des Decylalkohol-Typs, der 5 Ethylenoxidketten enthält, als Behandlungsmittel durchgeführt.
Tests Nr. 20 bis 23:
Diese Tests zeigen jeweils die Verwendung der Testprodukte Nr. 1 bis 4 und sind Variationen des von der Erfindung vorgeschlagenen Verfahrens und demonstrieren, dass die Desagglomeration ausreichend und die Selektion nicht obligat ist.
Test Nr. 24:
Dieser Test, der die Erfindung darstellt, wird unter Verwendung von Calcit anstelle von Kalk durchgeführt (das Produkt von Test Nr. 5 wird verwendet).
Das Ergebnis (Messgerät = 4 nach 10 Minuten) kann als gut betrachtet werden.
Test Nr. 25:
Dieser Test verwendet das Produkt von Test Nr. 8 des Stands der Technik und zeigt, dass ein Zerstoßen in der Kugelmühle ohne Desagglomeration keine zufriedenstellenden Ergebnisse erzeugt.
Test Nr. 26:
Dieser Test verwendet das Produkt von Test Nr. 9 und ergibt geeignete Ergebnisse (Messgerät = 3 nach 15 Minuten); dieser Test demonstriert die Möglichkeit einer Anwendung einer Behandlung, die von der Erfindung vorgeschlagen wurde, mit dem Feuchtverfahren.
Test Nr. 27:
Dieser Test verwendet das Produkt von Test Nr. 10 und ergibt geeignete Ergebnisse (Messgerät = 3 nach 5 Minuten); dieser Test ist ein Beispiel dafür was sich ereignet, wenn ein Mittel eines anderen Typs als das in der Erfindung vorgeschlagene Mittel verwendet wird.
Test Nr. 28:
Dieser Test verwendet ein Calcit (Produkt B), das durch das von der Erfindung für Test Nr. 1 vorgeschlagene Verfahren behandelt wird, unter Verwendung eines 1 gewichtsprozentigen Gemisches eines sauren Phosphat Mono-esters und Diesters von Ketostearylalkohol.
Der Test produziert geeignete Ergebnisse (Messgerät = 4 nach 2 Minuten) und ist ein Beispiel, das die Anwendung eines Mittels eines anderen Typs als das von der Erfindung vorgeschlagene Mittel zeigt.
Beispiel 2:
Dieses Beispiel betrifft die Verwendung unterschiedlicher Füllstoffe, die alle unter Verwendung des Verfahrens von Test Nr. 1 behandelt wurden.
Das Folgende sind die unterschiedlichen Füllstoffe, die verwendet wurden:
Produkt R: Marmor mit mittlerem Durchmesser von 8 μm,
Produkt S: kommerzielles Magnesiumhydroxid mit einem mittleren Durchmesser von 1,4 bis 1,8 μm,
Produkt T: Talkum mit einem mittleren Durchmesser von 2,5 μm,
Produkt U: Dolomit mit einem mittleren Durchmesser von 3 μm,
Produkt V: Aluminiumhydroxid mit einem mittleren Durchmesser von 0,8 μm,
Produkt G: Kaolin mit einem mittleren Durchmesser von 0,50 μm,
Produkt W: Ausgefälltes bzw. präzipitiertes Calciumcarbonat mit einem mittleren Durchmesser von 0,3 μm
Test Nr. 29:
Dieser Test ist ein Referenztest, der ein unbehandeltes Kaolin mit einem mittleren Durchmesser von 0,50 μm repräsentiert, das im oben erwähnten Polyol dispergiert ist.
Es ergab sich keine Messgerätsablesung und deswegen wurde kein Gemisch gebildet, das homogen und ohne Agglomerate war.
Das Ergebnis war schlecht.
Test Nr. 30:
Dieser Test ist ein Test gemäss der Erfindung basierend auf dem Verfahren von Test Nr. 1 unter Verwendung eines Kaolins mit einem mittleren Durchmesser von 0,50 μm, behandelt mit 0,5 Gew.-% des in Test Nr. 1 verwendeten Mittels.
Die Messgerätsablesung ist im Vergleich mit dem Referenztest gut.
Test Nr. 31
Dies ist ein Referenztest, der mit Produkt U durchgeführt wurde. Es ergab sich keine Messgerätsablesung.
Test Nr. 32:
Dies ist ein Test gemäß der Erfindung, durchgeführt mit dem behandelten Produkt U unter Verwendung des Verfahrens von Test Nr. 1 mit 1,5 Gew.-% des in Test Nr. 1 verwendeten Mittels. Die Messgerätsablesung war im Vergleich mit dem Referenztest gut.
Test Nr. 33:
Dies ist ein Referenztest mit Produkt W. Es ergab sich keine Messgerätsablesung.
Test Nr. 34:
Dies ist ein Test gemäß der Erfindung, durchgeführt mit dem behandelten Produkt W unter Verwendung des Verfahrens von Test Nr. 1 mit 2,5 Gew.-% des in Test Nr. 1 verwendeten Mittels. Die Messgerätsablesung war gut im Vergleich mit dem Referenztest.
Test Nr. 35:
Dieser Test ist ein Referenztest, der mit Produkt R durchgeführt wird. Es gibt keine Messgerätsablesung.
Test Nr. 36:
Dies ist ein Test der Erfindung, der mit dem behandeltem Produkt R durchgeführt wurde unter Verwendung des Verfahrens von Test Nr. 1 mit 1 Gew.-% des Mittels, das ein saurer Phosphat-Mono-ester und di-ester von Nonylphenol ist, der 10 mol Ethylenoxid enthält. Die Messgerätsablesung war gut im Vergleich mit dem Referenztest.
Test Nr. 37:
Dieser Test ist ein Referenztest, der mit einem Gemisch (Produkt A und Produkt 7) mit einem mittleren Durchmesser von 2,5 μm in einem Gewichtsverhältnis von 50/50 durchgeführt wurde. Es ergab sich keine Messgerätsablesung.
Test Nr. 38:
Dies ein Test gemäss der Erfindung, durchgeführt mit dem behandelten Produkt, das in Test Nr. 37 verwendet wurde, unter Verwendung des Verfahrens von Test Nr. 1 mit 0,5 % des in Test Nr. 1 verwendeten Mittels. Die Messgerätsablesung war im Vergleich mit dem Referenztest gut.
Test Nr. 39:
Dieser Test ist ein Referenztest, der mit Produkt V durchgeführt wurde. Es ergab sich keine Messgerätsablesung.
Test Nr. 40:
Dies ist ein Test gemäss der Erfindung, durchgeführt mit dem behandeltem Produkt V unter Verwendung des Verfahrens von Test Nr. 1 mit 1,2% des in Test Nr. 1 verwendeten Mittels. Die Messgerätsablesung war im Vergleich mit dem Referenztest gut.
Test Nr. 41:
Dies ist ein Referenztest mit Produkt S. Es ergab sich keine Messgerätsablesung.
Test Nr. 42:
Dies ist ein Test gemäss der Erfindung, durchgeführt mit behandeltem Produkt S unter Verwendung des Verfahrens von Test Nr. 1 mit 1,5 % des in Test Nr. 1 verwendeten Mittels. Die Messgerätsablesung war im Vergleich mit dem Referenztest gut.
Die Ergebnisse sind in den Tabellen IV-1 und IV-2 unten dargestellt.
Ein Blick auf die Tabelle IV zeigt, dass das von der Erfindung vorgeschlagene Verfahren Suspensionen verschiedener Mineralfüllstoffe in einem Polyol ermöglicht, die homogen sind und Teilchen von weniger als 70 μm nach 15 Minuten enthalten.
BEISPIEL 3
Dieses Beispiel betrifft die Herstellung vorläufiger Gemische aus Mineralfüllstoffen mit einem Polyol unter Verwendung unterschiedlicher Mengen an Füllstoff.
Test Nr. 43:
Dieser Test veranschaulicht die Erfindung und verwendet Produkt A als Füllstoff, behandelt wie im Test Nr. 1 und verwendet als Polyol ein Polyol mit einer Hydroxylzahl von 48 mg/g und einer Viskosität von 700 mPa.s bei 20°C in einem Gewichtsverhältnis von 60% Polyol – 40% Calciumcarbonat.
Test Nr. 44:
Dieser Test veranschaulicht die Erfindung und verwendet Produkt A als Füllstoff behandelt wie in Test Nr. 1 und verwendet als Polyol ein Polyol mit einer Hydroxylzahl von 48 mg/g und einer Viskosität von 700mPa.s bei 20°C in einem Gewichtsverhältnis von 50% Polyol – 50% Calciumcarbonat.
Test Nr. 45:
Dieser Test veranschaulicht die Erfindung und verwendet Produkt A als Füllstoff, behandelt wie in Test Nr. 1 und verwendet als Polyol ein Polyol mit einer Hydroxylzahl von 48 mg/g und einer Viskosität von 700mPa.s bei 20°C in einem Gewichtsverhältnis von 40% Polyol – 60% Calciumcarbonat.
Test Nr. 46:
Dieser Test veranschaulicht die Erfindung und verwendet Produkt A als Füllstoff, behandelt wie in Test Nr. 1 und verwendet als Polyol ein Polyol mit einer Hydroxylzahl von 48 mg/g und einer Viskosität von 700mPa.s bei 20°C in einem Gewichtsverhältnis von 90% Polyol – 10% Calciumcarbonat.
Test Nr. 47:
Dieser Test veranschaulicht die Erfindung und verwendet Kaolin als Füllstoff, behandelt wie in Test Nr. 30 und verwendet als Polyol ein Polyol mit einer Hydroxylzahl von 56 mg/g und einer Viskosität von 300mPa.s bei 25°C in einem Gewichtsverhältnis von 50% Polyol – 50% Calciumcarbonat.
Die Ergebnisse sind in Tabelle V untenstehend angegeben.
Ein Blick auf Tabelle V zeigt, dass es möglich ist, Suspensionen von Mineralfüllstoffen in Polyolen zu erhalten, die gegenüber einer Dekantation und Sedimentation oder einer Dam-Verdickung nicht anfällig sind.
BEISPIEL 4
Dieses Beispiel veranschaulicht, wie ein PUR Schaum, der gemäss der vorliegenden Erfindung behandelte Füllstoffe enthält, gewonnen werden kann.
Ein bekanntes Verfahren wird verwendet, um einen PUR Schaum herzustellen, unter Verwendung eines Vorgemisches eines Füllstoffes, der wie in Beispiel 3 beschrieben behandelt wurde (Test Nr. 44 mit 50% Calciumcarbonat) in unterschiedlichen PUR Schaumdichten und unterschiedlichen Anteilen an Füllstoff, wie von der Erfindung vorgeschlagen.
Test Nr. 48:
Für diesen Test beträgt die angenommene Dichte 25 kg/m³ und die Menge an Füllstoff ist 10 Teile bezüglich Polyol.
Test Nr. 49:
Für diesen Test ist die angenommene Dichte 35 kg/m² und die Menge an Füllstoff ist 20 Teile bezüglich Polyol.
Test Nr. 50:
Für diesen Test ist die angenommene Dichte 40 kg/m³ und die Menge an Füllstoff ist 5 Teile bezüglich des Polyols.
Die Ergebnisse sind in Tabelle VI unten dargestellt.
Tabelle VI
Ein Blick auf Tabelle VI zeigt, dass es möglich ist, PUR Schäume durch ein Verfahren zu gewinnen, das die von der vorliegenden Erfindung vorgeschlagene Verbesserung umfasst.

Claims

Verfahren zur Behandlung von Mineralfüllstoffen, die zur Herstellung von PUR-Schäumen oder von PUR-Verbundstoffen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff a) mit mindestens einem Behandlungsmittel der allgemeinen Formel (I) behandelt wird:
wobei R₁ entweder ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest mit 8 bis 40 Kohlenstoffatomen oder einen Aryl- oder Alkylaryl- oder Arylalkylrest mit 6 bis 40 Kohlenstoffatomen bedeutet, wobei R₂ entweder einen Alkylrest mit 8 bis 40 Kohlenstoffatomen oder einen Aryl- oder Alkylaryl- oder Arylalkylrest mit 6 bis 40 Kohlenstoffatomen bedeutet, X eine Gruppe -CH₂-CH₂- oder -CH(CH₃)CH₂- oder -CH₂-CH(CH₃)- oder -(CH₂)₅-CO- bedeutet, Y eine Gruppe -CH₂-CH₂- oder -CH(CH₃)-CH₂- oder -CH₂-CH(CH₃)- oder -(CH₂)₅-CO- bedeutet, X und Y gleich oder verschieden sind, (m + n) von 0 bis 60 variiert (Grenzen eingeschlossen), ebenso wie (p + q), wobei 0 ≤ m + n ≤ 60 und 0 ≤ p + q ≤ 60 ist, wenn X = Y = -CH₂-CH₂- ist und wobei (1 ≤ m ≤ 10 und 1 ≤ p ≤ 10) und (0 ≤ n ≤ 59 und 0 ≤ q ≤ 59) ist, wenn X von Y verschieden ist, b) einem Desagglomerationsschritt unterzogen wird und c) gegebenenfalls einem Selektionsschritt unterzogen wird.
Verfahren zur Behandlung von Mineralfüllstoffen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Behandlungsmittel ein saures Phosphat eines aliphatischen verzweigten oder unverzweigten Alkohols mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen, an denen 0 bis 12 Ethylenoxideinheiten kondensiert sind, ist und gegebenenfalls ein Gemisch von Mono- und Diestern umfasst.
Verfahren zur Behandlung von Mineralfüllstoffen gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Behandlungsmittel ein Gemisch des Mono- und Diesters des sauren Phosphats von Decylalkohol mit 5 mol Ethylenoxid ist.
Verfahren zur Behandlung von Mineralfüllstoffen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Behandlungsmittel der Monoester des sauren Phosphats von Tristyrylphenol, enthaltend 60 mol Ethylenoxid, ist.
Verfahren zur Behandlung von Mineralfüllstoffen gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Behandlungsmittel ein Gemisch des Mono- und Diesters des sauren Phosphats von Cetostearylalkohol ist.
Verfahren zur Behandlung von Mineralfüllstoffen gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Behandlungsmittel ein Gemisch des Mono- und Diesters des sauren Phosphats von Nonylphenol, enthaltend 10 mol Ethylenoxid, ist.
Verfahren zur Behandlung von Mineralfüllstoffen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung auf trockenem Wege oder auf feuchtem Wege durchgeführt wird.
Verfahren zur Behandlung von Mineralfüllstoffen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff aus natürlichen oder synthetischen Erdalkalicarbonaten, -phosphaten und -sulfaten, Zinkcarbonat, gemischten Magnesium- und Calciumsalzen wie Dolomiten, Kalk, Magnesiumdioxid, Bariumsulfat, Calciumsulfat, Hydroxiden des Magnesiums, des Aluminiums, Siliciumdioxid, Wollastonit, Tonen und anderen Aluminiumsilicaten wie Kaolinen, Magnesiumsilicaten wie Talk, Glimmer, massiven und hohlen Glaskugeln, Metalloxiden wie Zinkoxid, Eisenoxiden, Titandioxid und ihren Gemischen ausgewählt ist.
Verfahren zur Behandlung von Mineralfüllstoffen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff aus natürlichem Calciumcarbonaten, ausgewählt aus Kreide, Calcit und Marmor, gefälltem Calciumcarbonat, Dolomit, Hydroxiden des Aluminiums oder des Magnesiums, Kaolin, Talk, Wollastonit und ihren Gemischen ausgewählt ist.
Behandelter Mineralfüllstoff einer spezifischen Korngrößenverteilung zur Herstellung von Polyurethanschäumen durch ein Verfahren, gemäß dem der Füllstoff mit mindestens einem Teil des Polyols der das Polyurethan bildenden Reaktion gemischt wird, und der eine kürzere Mischzeit mit dem Polyol und den anderen Reagenzien aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass er a) mit mindestens einer Verbindung der allgemeinen Formel (1) behandelt wird:
wobei R₁ entweder ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest mit 8 bis 40 Kohlenstoffatomen oder einen Aryl- oder Alkylaryl- oder Arylalkyrest mit 6 bis 40 Kohlenstoffatomen bedeutet, wobei R₂ entweder einen Alkylrest mit 8 bis 40 Kohlenstoffatomen oder einen Aryl- oder Alkylaryl- oder Arylalkylrest mit 6 bis 40 Kohlenstoffatomen bedeutet, X eine Gruppe -CH₂-CH₂- oder -CH(CH₃)-CH₂- oder -CH₂-CH(CH₃)- oder -(CH₂)₅-CO- bedeutet, Y eine Gruppe -CH₂-CH₂- oder -CH(CH₃)-CH₂- oder -CH₂-CH(CH₃)- oder -(CH₂)₅-CO- bedeutet, X und Y gleich oder verschieden sind, (m + n) von 0 bis 60 variiert (Grenzen eingeschlossen), ebenso wie (p + q), wobei 0 ≤ m + n ≤ 60 und 0 ≤ p + q ≤ 60 ist, wenn X = Y = -CH₂-CH₂- ist und wobei (1 ≤ m ≤ 10 und 1 ≤ p ≤ 10) und (0 ≤ n ≤ 59 und 0 ≤ q ≤ 59) ist, wenn X von Y verschieden ist, b) einem Desagglomerationsschritt unterzogen wird und c) gegebenenfalls einem Selektionsschritt unterzogen wird.
Behandelter Mineralfüllstoff gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Behandlungsmittel ein Gemisch des Mono- und Diesters des sauren Phosphats von Decylalkohol mit 5 mol Ethylenoxid ist.
Behandelter Mineralfüllstoff gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Behandlungsmittel der Monoester des sauren Phosphats von Tristyrylphenol, enthaltend 60 mol Ethylenoxid, ist.
Behandelter Mineralfüllstoff gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Behandlungsmittel ein Gemisch des Mono- und Diesters des sauren Phosphats von Cetostearylalkohol ist.
Behandelter Mineralfüllstoff gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Behandlungsmittel ein Gemisch des Mono- und Diesters des sauren Phosphats von Nonylphenol, enthaltend 10 mol Ethylenoxid, ist.
Mineralfüllstoffe gemäß einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus natürlichen oder synthetischen Erdalkalicarbonaten, -phosphaten und -sulfaten, Zinkcarbonat, gemischten Magnesium- und Calciumsalzen wie Dolomiten, Kalk, Magnesiumdioxid, Bariumsulfat, Calciumsulfaten, Hydroxiden des Magnesiums, des Aluminiums, Siliciumdioxid, Wollastonit, Tonen und anderen Aluminiumsilicaten wie Kaolinen, Magnesiumsilicaten wie Talk, Glimmer, massiven oder hohlen Glaskugeln, Metalloxiden wie Zinkoxid, Eisenoxiden, Titandioxid und ihren Gemischen bestehen.
Mineralfüllstoffe gemäß einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus natürlichen Calciumcarbonaten, ausgewählt aus Kreide, Calcit, Marmor, gefälltem Calciumcarbonat, Dolomit, Hydroxiden des Aluminiums oder des Magnesiums, Kaolin, Talk, Wollastonit und ihren Gemischen, bestehen.
Mineralfüllstoffe gemäß einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus Stoffen mit einem mittleren Durchmesser zwischen 0,1 und 15 μm, vorzugsweise zwischen 0,1 und 10 μm, bestehen.
Mineralfüllstoffe gemäß einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus Stoffen mit einem mittleren Durchmesser zwischen 0,3 und 8 μm bestehen.
Mineralfüllstoffe gemäß einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem Marmor mit einem mittleren Durchmesser von 8 μm, einem Magnesiumhydroxid mit einem mittleren Durchmesser zwischen 1,4 und 1,8 μm, einem Talk mit einem mittleren Durchmesser von 2,5 μm, einem Dolomit mit einem mittleren Durchmesser von 3 μm; einem Aluminiumhydroxid mit einem mittleren Durchmesser von 0,8 μm, einem Kaolin mit einem mittleren Durchmesser von 0,5 μm, einem gefällten Calciumcarbonat mit einem mittleren Durchmesser von 0,30 μm ausgewählt sind.
Mineralfüllstoffe gemäß einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass sie ihre Hydrophilie beibehalten, während sie eine um mindestens 15% und vorzugsweise um mindestens 20% verringerte Polyolaufnahme, bezogen auf den nicht behandelten Mineralfüllstoff, aufweisen.
Suspensionen von Mineralfüllstoffen in Polyolen, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff ein Füllstoff gemäß einem der Ansprüche 10 bis 20 ist.
Suspensionen von Mineralfüllstoffen in Polyolen gemäß Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten Polyole zu den Familien der Polyether und der Polyester-polyether und der Polyester, unter den Polyetherpolyolen insbesondere zu den Produkten der Addition von Propylenoxid an ein einfaches Polyol wie Glycol, Glycerin, Trimethylolpropan, Sorbitol, in Gegenwart oder Abwesenheit von Ethylenoxid oder speziellen Polyetherpolyolen wie Polyether auf Aminbasis, die durch Addition von Propylenoxid oder gegebenenfalls Ethylenoxid an Amine erhalten werden, halogenierten Polyethern, gepfropften Polyethern, die bei der Copolymerisation von Styrol und Acrylnitril in Suspension in einem Polyether erhalten werden, oder auch Polytetramethylenglycol, unter den Polyesterpolyolen insbesondere zu denen, die bei der Polykondensation von Polyalkoholen an Polysäuren oder ihre Anhydride, wie Disäuren wie Adipinsäure, Phthalsäure oder anderen erhalten werden, die mit Diolen wie Ethylenglycol, Propylenglycol, Butylenglycol oder anderen, Triolen wie Glycerin, Trimethylolpropan oder anderen und Tertrolen wie Pentaerythritol oder anderen, allein oder im Gemisch, reagieren, oder zu verschiedenen hydroxylierten Verbindungen wie hydroxylierten Polybutadienen, Vorpolymeren mit Hydroxyl-Endgruppen, die bei der Reaktion eines Überschusses von Polyol mit einem Diisocyanat erhalten werden, oder zu den einfachen Polyolen, wie Glycerin, Aminoalkoholen, die in kleinen Mengen mit den Polyetherpolyolen oder den Polyesterpolyolen umgesetzt werden, gehören.
Suspensionen von Mineralfüllstoffen in Polyolen gemäß Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass sie andere mineralische und/oder organische Stoffe, wie Katalysatoren und/oder Antioxidationsmittel und/oder andere, enthalten.
Suspensionen von Mineralfüllstoffen in Polyolen gemäß einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration, bezogen auf die Trockensubstanz, der behandelten mineralischen Materialien 80 Gew.-% erreichen kann, und dadurch, dass sie nach einer ruhigen Lagerung von 7 Tagen zur Herstellung von weichen, halbharten oder harten Polyurethanschäumen keiner wesentlichen Dekantation, Sedimentation oder Eindickung unterliegen, d.h., dass sie eine scheinbare Brookfield-Viskosität aufweisen, die stabil ist und unter der von Suspensionen der nicht behandelten Mineralfüllstoffen liegt, und dadurch, dass sie 0,5 Gew.-% bis 3 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Mineralfüllstoffs, mindestens eines Behandlungsmittels der allgemeinen Formel (1) enthalten.
Vorgemische von Mineralfüllstoffen mit einem Polyol, insbesondere in Mengenverhältnissen, die für die Herstellung von Polyurethanen und insbesondere von Polyurethanschäumen, entweder durch Schäumen ohne zusätzliches Treibmittel oder durch Schäumen mit einem zusätzlichen Treibmittel wie Methylenchlorid, Aceton oder CO₂ oder anderen, oder von Verbundpolyurethanen, angepasst sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstoffe durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 vorbehandelt sind.
Vorgemische von Mineralfüllstoffen mit einem Polyol gemäß Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff aus einem wie in einem der Ansprüche 15 bis 19 beschriebenen Füllstoff, insbesondere aus natürlichen Calciumcarbonaten, ausgewählt aus Kreide, Calcit und Marmor, gefälltem Calciumcarbonat, Dolomit, Hydroxiden des Aluminiums oder des Magnesiums, Kaolin, Talk, Wollastonit und ihren Gemischen, besteht.
Verwendung der Mineralfüllstoff-Polyol-Vorgemische gemäß Anspruch 25 oder 26 zur Herstellung von weichen, halbharten oder harten Polyurethanschäumen, entweder durch das Verfahren durch Schäumen ohne zusätzliches Treibmittel oder durch Schäumen mit einem zusätzlichen Treibmittel, wie Methylenchlorid, Aceton oder CO₂ oder anderen, und zur Herstellung von Verbundpolyurethanen.
Verwendung der Mineralfüllstoff-Polyol-Vorgemische gemäß Anspruch 25 oder 26 zur Herstellung von zelligen oder nichtzelligen Verbundmaterialien mit Polyurethanmatrix, wie mit pflanzlichen Fasern oder Glas oder Quarz oder synthetischen Fasern, üblicherweise geschnittenen Fasern, oder Analogem verstärkten Polyurethanen, insbesondere auf dem Gebiet von Teilen für die Automobilindustrie, für den Transport-, insbesondere den Straßen- oder Bahntransportsektor und von industriellen Teilen für diverse Anwendungen.
Weiche, halbharte oder harte Polyurethanschäume, die entweder durch das Verfahren durch Schäumen ohne zusätzliches Treibmittel oder durch Schäumen mit einem zusätzlichen Treibmittel, wie Methylenchlorid, Aceton oder CO₂ oder anderen, erhalten werden, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen vorbehandelten Füllstoff gemäß einem der Ansprüche 10 bis 20 enthalten.
Zellige oder nichtzellige Verbundpolyurethane, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen vorbehandelten Füllstoff gemäß einem der Ansprüche 10 bis 20 enthalten.
Geformte oder nicht geformte Gegenstände, dadurch gekennzeichnet, dass sie ausgehend von den gemäß Anspruch 29 oder 30 erhaltenen Schäumen und Verbundpolyurethanen erhalten werden.