EP3902858A1 - Higher-strength etpu - Google Patents

Higher-strength etpu

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Publication number
EP3902858A1
EP3902858A1 EP19829651.9A EP19829651A EP3902858A1 EP 3902858 A1 EP3902858 A1 EP 3902858A1 EP 19829651 A EP19829651 A EP 19829651A EP 3902858 A1 EP3902858 A1 EP 3902858A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
foamed
composition
granules
granulate
diisocyanate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP19829651.9A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Elmar Poeselt
Peter Gutmann
Edgar SCHANDER
Rebecca SPREEN
Christiane Martina DIECKMANN
Dennis JOPP
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Publication of EP3902858A1 publication Critical patent/EP3902858A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • C08J2375/04Polyurethanes
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    • C08J9/12Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent by a physical blowing agent
    • C08J9/122Hydrogen, oxygen, CO2, nitrogen or noble gases

Definitions

  • the present invention relates to foamed granules comprising a thermoplastic polyurethane obtainable or obtained by reacting a polyisocyanate composition (IZ) which contains at least one aliphatic diisocyanate with a number average molecular weight less than 200 g / mol, at least one chain extender (KV1), and one
  • IZ polyisocyanate composition
  • KV1 chain extender
  • the present invention further comprises the use of a foamed granulate according to the invention for the production of a shaped body.
  • Polyisocyanate composition (IZ), a chain extender (KV1) and one
  • the isocyanate composition (IZ) contains an aliphatic diisocyanate with a number average molecular weight less than 200 g / mol. Suitable isocyanates are known per se to the person skilled in the art. According to the invention, the isocyanate composition (IZ) can also contain further isocyanates.
  • the aliphatic isocyanate is preferably a linear diisocyanate, in particular a linear diisocyanate with an even number of carbon atoms.
  • the present invention accordingly relates to a foamed granulate as described above, the aliphatic diisocyanate being a linear diisocyanate with an even number of carbon atoms.
  • the aliphatic diisocyanate is more preferably isomerically pure in the context of the present invention.
  • a suitable aliphatic diisocyanate with a number average molecular weight less than 200 g / mol is, for example, flexamethylene diisocyanate (HDI).
  • the present invention accordingly relates to a foamed granulate as described above, the aliphatic diisocyanate
  • Flexamethylene diisocyanate (Fl Dl) is.
  • Suitable further isocyanates in the context of the present invention are, in particular, diisocyanates, in particular aliphatic or aromatic diisocyanates, more preferably aromatic diisocyanates.
  • pre-reacted products can be used as the isocyanate component, in which some of the OH components are reacted with an isocyanate in a preceding reaction step. The products obtained are reacted with the remaining OH components in a subsequent step, the actual polymer reaction, and then form the
  • thermoplastic polyurethane thermoplastic polyurethane
  • Aliphatic and / or cycloaliphatic are customary aliphatic diisocyanates
  • Diisocyanates used, for example tri-, tetra-, penta-, hexa-, hepta- and / or
  • Octamethylene diisocyanate 2-methylpentamethylene-1, 5-diisocyanate, 2-ethyltetramethylene-1, 4-diisocyanate, butylene-1, 4-diisocyanate, trimethylhexamethylene-1, 6-diisocyanate, 1-isocyanato-3,3,5-trimethyl- 5-isocyanatomethyl-cyclohexane (isophorone diisocyanate, IPDI), 1, 4- and / or 1, 3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane (HXDI), 1, 4-cyclohexane diisocyanate, 1-methyl-2,4- and / or 1-methyl-2,6-cyclohexane diisocyanate, 4,4'-, 2,4'- and / or 2,2'-methylene dicyclohexyl diisocyanate (H12MDI).
  • Suitable aromatic diisocyanates are, in particular, 1,5-naphthylene diisocyanate (NDI), 2,4- and / or 2,6-tolylene diisocyanate (TDI), 3,3, '- dimethyl-4,4'-diisocyanato-diphenyl (TODI), p-phenylene diisocyanate (PDI), diphenylethane-4,4'-diisocyanate (EDI), methylene diphenyl diisocyanate (MDI), the term MDI being understood to mean 2,2'-, 2,4'- and / or 4,4'-diphenylmethane diisocyanate , 3,3'-dimethyl-diphenyl-diisocyanate, 1, 2-diphenylethane diisocyanate and / or phenylene diisocyanate or H12MDI (4,4'-methylene dicyclohexyl diisocyanate).
  • NDI 1,5-nap
  • biuretas of the aforementioned diisocyanates furthermore oligomers which are obtainable by the targeted reaction of semiblocked diisocyanates with polyols which on average have more than two and preferably three or more hydroxyl groups.
  • the amount of crosslinker i.e.
  • the polyisocyanate composition can also contain one or more solvents.
  • suitable solvents are known to the person skilled in the art.
  • non-reactive solvents such as ethyl acetate, methyl ethyl ketone and hydrocarbons are suitable.
  • a polyol composition (PZ) is used.
  • the polyol composition (PZ) contains at least one polyol. Suitable polyols are
  • polyesterol or polyetherol are particularly preferably used as polyol (P1).
  • Polycarbonates can also be used.
  • Copolymers can also be used in the context of the present invention.
  • the number average molecular weight of the polyols used according to the invention are preferably in the range from 500 and 5000 g / mol, for example in the range from 550 g / mol and 2000 g / mol, preferably in the range from 600 g / mol and 1500 g / mol, in particular between 650 g / mol and 1000 g / mol.
  • polyether films are suitable, but also polyester films, block copolymers and hybrid polyols such as e.g. Poly (ester / amide).
  • preferred polyetherols are polyethylene glycols, polypropylene glycols, polyadipates, polycarbonate (diols) and polycaprolactone.
  • the present invention accordingly relates to a foamed granulate as described above, the polyol composition being a polyol selected from the group consisting of polyether, polyester,
  • Suitable polyols are, for example, those which have ethers and ester blocks, such as, for example, polycaprolactone with polyethylene oxide or polypropylene oxide end blocks or else polyether with polycaprolactone end blocks.
  • preferred polyetherols are polyethylene glycols, polypropylene glycols. Polycaprolactone is also preferred.
  • the polyols or the polyol composition used preferably have an average functionality between 1.8 and 2.3, preferably between 1.9 and 2.2, in particular 2.
  • polyethers are suitable as further polyols, for example, but also polyesters, block copolymers and hybrid polyols such as e.g. Poly (ester / amide). Suitable
  • Block copolymers are, for example, those which have ethers and ester blocks, such as, for example, polycaprolactone with polyethylene oxide or polypropylene oxide end blocks or else polyethers with polycaprolactone end blocks.
  • preferred polyetherols are polyethylene glycols, polypropylene glycols. Also preferred as a further polyol
  • composition of the polyol composition can vary within a wide range in the context of the present invention.
  • the polyol composition can also contain mixtures of different polyols.
  • the polyol composition can also contain a solvent.
  • Suitable solvents are known per se to the person skilled in the art.
  • the number average molecular weight Mn of the polytetrahydrofuran is preferably in the range from 500 to 5000 g / mol.
  • the number average molecular weight Mn of the polytetrahydrofuran is more preferably in the range from 500 to 1400 g / mol.
  • the present invention also relates to foamed granules as described above, the polyol composition comprising a polyol selected from the group consisting of polytetrahydrofurans with a number average molecular weight Mn in the range from 500 g / mol to 5000 g / mol.
  • the present invention accordingly relates to a foamed granulate as described above, the polyol composition
  • the polyol composition comprising a polyol selected from the group consisting of polytetrahydrofurans with a number average molecular weight Mn in the range from 500 g / mol to 2000 g / mol.
  • Mixtures of different polytetrahydrofurans can also be used according to the invention, i.e. Mixtures of polytetrahydrofurans with different molecular weights.
  • preferred polyether glycols are polyethylene glycols, polypropylene glycols and polytetrahydrofurans, and also their mixed polyether glycols.
  • mixtures of different polytetrahydrofurans can also be used, which are in the
  • Invention are particularly preferably 1, 2-ethylene glycol, 1, 3-propanediol, 1, 4-butanediol, 1, 6-flexanediol.
  • branched compounds such as 1,4-cyclohexyldimethanol, 2-butyl-2-ethylpopanediol, neopentyl glycol, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol, pinacol, 2-ethyl-1,3-hexanediol or 1,4- Cyclohexanediol are suitable in the context of the present invention as chain extenders (KV1).
  • KV1 chain extenders
  • the present invention accordingly relates to a foamed granulate as described above, the chain extender (KV1) being selected is from the group consisting of 1,3-propanediol, 1,2-ethanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol and HQEE.
  • the chain extender (KV1) being selected is from the group consisting of 1,3-propanediol, 1,2-ethanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol and HQEE.
  • the proportions of the components used are preferably selected in accordance with step (b) in such a way that a hard segment content in the range from 10 to 40% is obtained.
  • the weight-average molecular weights Mw of the thermoplastic block copolymers, dissolved in HFIP (hexafluoroisopropanol), are determined by means of GPC in the context of the present invention.
  • the molecular weight is determined using two GPC columns connected in series (PSS-Gel; 100A; 5m; 300 * 8mm, Jordi-Gel DVB; MixedBed; 5m; 250 * 10mm; column temperature 60 ° C; flow 1 mL / min; Rl- Detector).
  • the calibration is carried out with polymethyl methacrylate (EasyCal; PSS, Mainz), HFIP is used as the solvent.
  • the present invention also relates to a method for producing a foamed granulate.
  • the present invention relates to a
  • a method for producing a foamed granulate comprising the steps
  • thermoplastic polyurethane obtained or obtainable Reaction of at least components (a) to (c):
  • Polymer mixture of the composition (Z1) is known from the Individual components and optionally further components such as, for example
  • compatibilizers or auxiliaries such as stabilizers
  • auxiliaries such as stabilizers
  • the components are all metered into the feed and conveyed together into the extruder, or individual components are added via a side metering.
  • the foamed granules according to the invention generally have a bulk density of 50 g / l to 200 g / l, preferably 60 g / l to 180 g / l, particularly preferably 80 g / l to 150 g / l.
  • the amount of blowing agent is preferably 0.1 to 40, in particular 0.5 to 35 and particularly preferably 1 to 30 parts by weight, based on 100 parts by weight of the amount of composition (Z) used.
  • composition (Z) according to the invention in the form of granules
  • the non-expanded granulate preferably has an average minimum diameter of 0.2-10 mm (determined via 3D evaluation of the granulate, e.g. via dynamic image analysis using an optical measuring device called PartAn 3D from Microtrac).
  • step (I) can take place in the presence of water and optionally suspension auxiliaries or only in the presence of the blowing agent and
  • Suitable suspension auxiliaries are, for example, water-insoluble inorganic stabilizers, such as tricalcium phosphate, magnesium pyrophosphate, metal carbonates; also polyvinyl alcohol and surfactants, such as sodium dodecylaryl sulfonate. They are usually used in amounts of 0.05 to 10% by weight, based on the composition according to the invention.
  • the impregnation temperatures are in the range from 100 ° C. to 200 ° C., the pressure in the reaction vessel being between 2-150 bar, preferably between 5 and 100 bar, particularly preferably between 20 and 60 bar
  • Impregnation time is generally 0.5 to 10 hours.
  • Suitable blowing agents for carrying out the process in a suitable closed reaction vessel are e.g. organic liquids and gases used in the
  • Processing conditions are in a gaseous state, such as hydrocarbons or inorganic gases or mixtures of organic liquids or gases and inorganic gases, which can also be combined.
  • Suitable hydrocarbons are, for example, halogenated or non-halogenated, saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbons, preferably non-halogenated, saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbons.
  • Preferred organic blowing agents are saturated, aliphatic hydrocarbons, in particular those with 3 to 8 carbon atoms, such as butane or pentane.
  • Suitable inorganic gases are nitrogen, air, ammonia or carbon dioxide, preferably nitrogen or carbon dioxide or mixtures of the above-mentioned gases.
  • the impregnation of the granules with a blowing agent under pressure comprises the process and subsequent expansion of the granules in steps (a) and (ß):
  • Suitable blowing agents in this process variant are volatile organic compounds with a boiling point at normal pressure of 1013 mbar from -25 ° C to 150 ° C, in particular -10 ° C to 125 ° C.
  • Hydrocarbons preferably halogen-free
  • C4-10- Alkanes for example the isomers of butane, pentane, hexane, heptane and octane, particularly preferably isobutane.
  • Other possible blowing agents are more sterically demanding compounds such as alcohols, ketones, esters, ethers and organic carbonates
  • composition in step (ii) is mixed in an extruder while melting with the blowing agent under pressure, which is fed to the extruder.
  • blowing agent mixture is under pressure, preferably with a moderately controlled
  • Single-screw and twin-screw extruders e.g. type ZSK from Werner & Pfleiderer
  • co-kneaders e.g. type ZSK from Werner & Pfleiderer
  • Kombiplast machines MPC kneading mixers
  • FCM mixers KEX kneading screw extruders
  • shear roller extruders such as those e.g. in Saechtling (ed.), plastic paperback, 27.
  • the extruder is usually operated at a temperature at which the composition (Z1) is in the form of a melt, for example at 120 ° C. to 250 ° C., in particular 150 to 210 ° C. and a pressure after the blowing agent has been added of 40 to 200 bar, preferably 60 to 150 bar, particularly preferably 80 to 120 bar in order to ensure homogenization of the blowing agent with the melt.
  • a first extruder for example, in a first extruder
  • Components are melted and blinded, and a blowing agent is injected.
  • the impregnated melt is homogenized and the temperature and or the pressure are adjusted. If, for example, three extruders are combined with one another, the mixing of the components and the injection of the blowing agent can also be divided into two different process parts. If, as is preferred, only one extruder is used, all process steps, melting, mixing, injection of the
  • Blowing agent homogenization and adjusting the temperature and or the pressure carried out in an extruder.
  • the corresponding, possibly even already colored, foamed granules can be produced directly from the granules in that the corresponding granules are coated with a
  • Suitable supercritical liquids are, for example, those described in WO2014150122 or, for example carbon dioxide, nitrogen dioxide, ethane, ethylene, oxygen or nitrogen, preferably carbon dioxide or nitrogen.
  • the supercritical liquid can also contain a polar liquid with a Flildebrand solubility parameter equal to or greater than 9 MPa-1/2.
  • the supercritical fluid or the heated fluid may also contain a dye, whereby a colored, foamed article is obtained.
  • Another object of the present invention is a molded article produced from the foamed granules according to the invention.
  • the fixing position of the corresponding shaped bodies can be known according to the person skilled in the art
  • a preferred method for locating a foam molded part comprises the following steps:
  • step (B) Fusion of the foamed granules according to the invention from step (i).
  • the fusion in step (B) is preferably carried out in a closed form, the fusion being able to take place by means of water vapor, industrial air (as described for example in EP1979401 B1) or energetic radiation (microwaves or radio waves).
  • the temperature at which the foamed granules are fused is preferably below or close to the melting temperature of the polymer from which the particle foam was produced.
  • the temperature for fusing the foamed granules is between 100 ° C and 180 ° C, preferably between 120 and 150 ° C.
  • temperature profiles / dwell times can be determined individually, e.g. in analogy to the methods described in US20150337102 or EP2872309B1.
  • the welding via energetic radiation generally takes place in the frequency range of microwaves or radio waves, possibly in the presence of water or other polar liquids, such as e.g. microwave-absorbing polar groups
  • Hydrocarbons such as esters of carboxylic acids and diols or triols or glycols and liquid polyethylene glycols
  • Hydrocarbons can be analogous to those in EP3053732A or
  • the foamed granules can also contain dyes. Dyes can be added in various ways.
  • the foamed granules produced can be colored after production.
  • the corresponding foamed granules are contacted with a carrier liquid containing a dye, the carrier liquid (TF) having a polarity that is suitable for sorption of the carrier liquid into the foamed granulate.
  • TF carrier liquid
  • Suitable dyes are, for example, inorganic or organic pigments.
  • Suitable natural or synthetic inorganic pigments are, for example, carbon black, graphite,
  • Suitable organic pigments are, for example, azo pigments and polycyclic pigments.
  • the color can be added during the production of the foamed granulate.
  • the dye can be added to the extruder in the production of the foamed granules by extrusion.
  • already colored material can be used as the starting material for the production of the foamed granulate, which is extruded or - expanded in a closed vessel according to the above-mentioned methods.
  • the supercritical liquid or the heated liquid can contain a dye.
  • the molded parts according to the invention have advantageous properties for the above-mentioned applications in the shoe or sports shoe sector.
  • the tensile and compression properties of the molded articles produced from the foamed granules are characterized in that the tensile strength is above 600 kPa (DIN EN ISO 1798, April 2008) and the elongation at break is above 100% (DIN EN ISO 1798, April 2008) and the compressive stress is above 15 kPa at 10% compression (analogous to DIN EN ISO 844, November 2014; the deviation from the norm lies in the height of the sample with 20 mm instead of 50 mm and thus the adjustment of the test speed to 2 mm / min ).
  • Test specimen height which should be 12 mm, but is carried out with 20 mm in this test in order to avoid “strikethrough” the sample and measuring the substrate).
  • the density of the molded parts produced is advantageously between 75 to 375 kg / m 3 , preferably between 100 to 300 kg / m 3 , particularly preferably between 150 to 200 kg / m 3 (DIN EN ISO 845, October 2009).
  • foamed granules are generally between 1.5 and 2.5, preferably between 1.8 and 2.0.
  • the invention further relates to the use of an inventive
  • foamed granulate for the production of a molded article for shoe midsoles, shoe insoles, shoe combination soles, bicycle saddles, bicycle tires, damping elements, upholstery, mattresses, underlays, handles, protective films, in components in the interior and exterior of automobiles, in balls and sports equipment or as flooring, in particular for sports surfaces , Track and field tracks, sports halls, children's playgrounds and sidewalks.
  • the shoe is preferably a street shoe, sports shoe, sandals, boots or safety shoe, particularly preferably a sports shoe.
  • the present invention accordingly also relates to a molded body, the molded body being a shoe combination sole for shoes, preferably for street shoes,
  • Sports shoes sandals, boots or safety shoes, particularly preferred sports shoes.
  • the present invention accordingly also relates to a molded article, the molded article being an midsole for shoes, preferably for street shoes, sports shoes, sandals, boots or safety shoes, particularly preferably sports shoes.
  • the present invention accordingly also relates to a molded article, the molded article being an insert for shoes, preferably for street shoes, sports shoes, sandals, boots or safety shoes, particularly preferably sports shoes.
  • the present invention accordingly also relates to a molded article, the molded article being a cushioning element for shoes, preferably for street shoes, sports shoes, sandals, boots or safety shoes, particularly preferably sports shoes.
  • the padding element can e.g. be used in the heel area or forefoot area.
  • Another object of the present invention is therefore also a shoe in which the molded body according to the invention as a midsole, midsole or cushioning in, for example Heel area, forefoot area is used, the shoe preferably a
  • the present invention also relates to foamed granules obtained or obtainable by a process according to the invention.
  • the block copolymers used according to the invention usually have a hard phase made of aromatic polyester and a soft phase.
  • the block copolymers used according to the invention have a good phase separation between the elastic soft phase and the rigid hard phase due to their predetermined block structure, which results from the structure of inherently polymeric and thus long-chain molecules such as a polytetrahydrofuran and a polybutylene terephthalate building block.
  • This good phase separation manifests itself in a property which is referred to as high, snappiness, but which is very difficult to characterize with physical methods and which is particularly advantageous
  • the polymer foams according to the invention are particularly suitable for the production of moldings. Moldings can be produced from the foamed granules according to the invention, for example by welding or gluing.
  • the present invention also relates to the use of a foamed granulate according to the invention or of a foamed granulate obtained or obtainable by a process according to the invention for the production of moldings.
  • the present invention also relates to the use of a foamed granulate according to the invention or of a foamed granulate obtained or obtainable by a process according to the invention for the production of molded articles, the molded article being produced by welding or gluing the particles together.
  • the moldings obtained according to the invention are suitable, for example, for the production of shoe soles, parts of a shoe sole, bicycle saddles, upholstery, mattresses, underlays, handles, protective films, components in the interior and exterior of automobiles, in balls and
  • Sports equipment or as flooring and wall cladding in particular for sports areas, athletic tracks, sports halls, children's playgrounds and sidewalks.
  • the present invention also relates to the use of a foamed granulate according to the invention or of a foamed granulate obtained or obtainable by a method according to the invention for the production of molded articles, the molded article being a shoe sole, part of a shoe sole Bicycle saddle, an upholstery, a mattress, pad, handle, protective film, a component in the automotive interior and exterior.
  • the present invention also relates to the use of the foamed granules or foamed particles according to the invention in balls and sports equipment or as flooring and wall covering, in particular for sports areas, athletic tracks, sports halls, children's playgrounds and walkways.
  • the present invention also relates to a hybrid material containing a matrix made of a polymer (PM) and a foamed granulate according to the present invention.
  • a hybrid material containing a matrix made of a polymer (PM) and a foamed granulate according to the present invention.
  • Materials comprising a foamed granulate and a matrix material are referred to as hybrid materials in the context of this invention.
  • the matrix material can consist of a compact material or also of a foam.
  • Polymers (PM) suitable as matrix material are known per se to the person skilled in the art.
  • ethylene-vinyl acetate copolymers, epoxy-based binders or even polyurethanes are suitable in the context of the present invention.
  • Polyurethane foams or compact polyurethanes such as, for example, are suitable according to the invention
  • thermoplastic polyurethanes are thermoplastic polyurethanes.
  • the polymer (PM) is selected such that there is sufficient adhesion between the foamed granules and the matrix in order to obtain a mechanically stable hybrid material.
  • the matrix can completely or partially surround the foamed granulate.
  • the hybrid material can contain further components, for example further fillers or granules.
  • the hybrid material can also contain mixtures of different polymers (PM).
  • the hybrid material can too
  • Foamed granules which can be used in addition to the foamed granules according to the present invention are known per se to the person skilled in the art. Foamed granules made of thermoplastic polyurethanes are particularly suitable for the purposes of the present invention.
  • the present invention accordingly also relates to a
  • Hybrid material containing a matrix of a polymer (PM), a foamed granulate according to the present invention and a further foamed granulate made of a thermoplastic polyurethane.
  • the matrix consists of a polymer (PM).
  • Elastomers or, for example, are suitable as matrix material in the context of the present invention
  • the present invention also relates to a hybrid material as described above, wherein the polymer (PM) is an elastomer. Furthermore, the present invention relates to a hybrid material as described above, the polymer (PM) being selected from the group consisting of ethylene-vinyl acetate copolymers and thermoplastic polyurethanes.
  • the present invention also relates to a hybrid material containing a matrix of an ethylene-vinyl acetate copolymer and a foamed granulate according to the present invention.
  • the present invention relates to a hybrid material containing a matrix of an ethylene-vinyl acetate copolymer, a foamed granulate according to the present invention and a further foamed granulate, for example made of a thermoplastic polyurethane.
  • the present invention relates to a hybrid material containing a matrix made of a thermoplastic polyurethane and a foamed granulate according to the present invention.
  • the present invention relates to a hybrid material containing a matrix made of a thermoplastic polyurethane, a foamed granulate according to the present invention and a further foamed granulate, for example made of a thermoplastic polyurethane.
  • thermoplastic polyurethanes are known per se to the person skilled in the art. Suitable thermoplastic polyurethanes are described, for example, in "Kunststoff Handbuch, Volume 7, Polyurethane", Carl Hanser Verlag, 3rd edition 1993, chapter 3.
  • the polymer (PM) is preferably a polyurethane.
  • Polyurethane in the sense of the invention includes all known elastic polyisocyanate polyaddition products. These include, in particular, massive polyisocyanate polyadducts, such as viscoelastic gels or thermoplastic polyurethanes, and elastic foams based on polyisocyanate polyadducts, such as
  • polyurethanes are to be understood as meaning elastic polymer blends containing polyurethanes and other polymers, and foams made from these polymer blends.
  • the matrix is preferably a hardened, compact polyurethane binder, an elastic polyurethane foam or a viscoelastic gel.
  • a polyurethane binder is understood to be a mixture which comprises at least 50% by weight, preferably at least 80% by weight and in particular at least 95% by weight of a prepolymer containing isocyanate groups, hereinafter referred to as isocyanate prepolymer.
  • the viscosity of the polyurethane binder according to the invention is preferably in a range from 500 to 4000 mPa.s, particularly preferably from 1000 to 3000 mPa.s, measured at 25 ° C. according to DIN 53 018.
  • the density of the matrix material is preferably in the range from 1.2 to 0.01 g / cm 3.
  • Hybrid materials that contain a matrix material made of a polyurethane foam preferably have good adhesion between the matrix material and the foamed granulate.
  • the present invention also relates to a hybrid material containing a matrix made of a polyurethane foam and a foamed granulate according to the present invention.
  • the present invention relates to a hybrid material containing a matrix made of a polyurethane foam, a foamed granulate according to the present invention and a further foamed granulate, for example made of a thermoplastic polyurethane.
  • the present invention relates to a hybrid material containing a matrix of a polyurethane integral foam and a foamed granulate according to the present invention.
  • the present invention relates to a hybrid material containing a matrix made of an integral polyurethane foam, a foamed granulate according to the present invention and a further foamed granulate, for example made of a thermoplastic polyurethane.
  • a hybrid material according to the invention containing a polymer (PM) as a matrix and a foamed granulate according to the invention can be produced, for example, by mixing the components used to produce the polymer (PM) and the foamed granulate, if appropriate, with other components and converting them to the hybrid material, the The reaction is preferably carried out under conditions under which the foamed granulate is essentially stable.
  • Suitable processes and reaction conditions for producing the polymer (PM), in particular an ethylene-vinyl acetate copolymer or a polyurethane, are known per se to the person skilled in the art.
  • the hybrid materials according to the invention are integral foams, in particular integral foams based on polyurethanes.
  • Suitable processes for producing integral foams are known per se to the person skilled in the art.
  • the integral foams are preferably produced by the one-shot process with the help of low pressure or high pressure technology in closed, suitably temperature-controlled molding tools.
  • the molds are usually made of metal, e.g. Aluminum or steel. These procedures are described, for example, by Piechota and Rschreib in "Integral Foam, Carl-Hanser-Verlag, Kunststoff, Vienna, 1975, or in the Kunststoff-Handbuch, Volume 7, Polyurethane, 3rd Edition, 1993, Chapter 7.
  • auxiliaries and / or additives can also be added to the reaction mixture for producing the hybrid materials according to the invention.
  • auxiliaries and / or additives can also be added to the reaction mixture for producing the hybrid materials according to the invention.
  • examples include surface-active substances, foam stabilizers, cell regulators, release agents, fillers, dyes, pigments, hydrolysis protection agents, odor-absorbing substances and fungistatic and bacteriostatic substances.
  • emulsifiers such as the sodium salts of castor oil sulfates or of fatty acids, and salts of fatty acids with amines, e.g. oleic acid diethylamine, stearic acid diethanolamine, ricinoleic acid diethanolamine, salts of sulfonic acids, e.g. Alkali or ammonium salts of dodecylbenzene or
  • Foam stabilizers such as siloxane Oxalkylene copolymers and other organopolysiloxanes, ethoxylated alkylphenols, ethoxylated fatty alcohols, paraffin oils, castor oil or. Ricinoleic acid esters, Turkish red oil and peanut oil, and cell regulators such as paraffins, fatty alcohols and dimethylpolysiloxanes.
  • Oligomeric acrylates with polyoxyalkylene and fluoroalkane residues are also suitable for improving the emulsifying action, the cell structure and / or stabilizing the foam
  • Suitable release agents include: reaction products of fatty acid esters with polyisocyanates, salts from amino groups-containing polysiloxanes and fatty acids, salts from saturated or unsaturated (cyclo) aliphatic carboxylic acids with at least 8 carbon atoms and tertiary amines, and in particular internal release agents such as carboxylic acid esters and / or -amides produced by esterification or amidation of a mixture
  • Fillers in particular reinforcing fillers, are understood to be the conventional organic and inorganic fillers, reinforcing agents, weighting agents, agents for improving the abrasion behavior in paints, coating agents, etc., which are known per se.
  • inorganic fillers such as silicate minerals, for example layered silicates such as antigorite, bentonite, serpentine, tinsel, amphibole, chrisotile, talc
  • Metal oxides such as kaolin, aluminum oxides, titanium oxides, zinc oxide and iron oxides, metal salts such as chalk, heavy spar and inorganic pigments such as
  • Kaolin china clay
  • aluminum silicate and coprecipitates of barium sulfate and aluminum silicate and natural and synthetic fibrous minerals such as wollastonite, metal and in particular glass fibers of various lengths, which can optionally be sized, are preferably used.
  • suitable organic fillers are: carbon black, melamine, rosin,
  • Cyclopentadienyl resins and graft polymers as well as cellulose fibers, polyamide, polyacrylonitrile, polyurethane, polyester fibers based on aromatic and / or aliphatic dicarboxylic acid esters and in particular carbon fibers.
  • the inorganic and organic fillers can be used individually or as mixtures.
  • the volume fraction of the foamed granulate is preferably 20 volume percent and more, particularly preferably 50
  • volume percent and more preferably 80 volume percent and more and in particular 90 volume percent and more, each based on the volume of the invention
  • hybrid materials according to the invention in particular hybrid materials with a matrix of cellular polyurethane, are distinguished by very good adhesion of the matrix material to the foamed granules according to the invention. This breaks an inventive
  • Hybrid material preferably not at the interface between matrix material and foamed granulate. This makes it possible to produce hybrid materials that are opposite
  • conventional polymer materials especially conventional polyurethane materials with the same density have improved mechanical properties, such as tear resistance and elasticity.
  • the elasticity of hybrid materials according to the invention in the form of integral foams is preferably greater than 40% and particularly preferably greater than 50% according to DIN 53512.
  • hybrid materials according to the invention in particular those based on integral foams, show high rebound elasticities with low density.
  • the hybrid materials according to the invention in particular those based on integral foams, show high rebound elasticities with low density.
  • Integral foams based on hybrid materials according to the invention are therefore outstandingly suitable as materials for shoe soles. This gives light and comfortable soles with good durability properties. Such materials are particularly considered
  • hybrid materials according to the invention with a cellular matrix are, for example, suitable for upholstery, for example of furniture, and mattresses.
  • Hybrid materials with a matrix made of a viscoelastic gel are particularly characterized by increased viscoelasticity and improved elastic properties. These materials are therefore also suitable as upholstery materials, for example for seats, especially saddles such as bicycle saddles or motorcycle saddles.
  • Hybrid materials with a compact matrix are for example used as floor coverings
  • the properties of the hybrid materials according to the invention can depend on
  • Polymer (PM) used vary widely and can be varied within wide limits in particular by varying the size, shape and nature of the expanded granulate, or by adding other additives, for example also other non-foamed granules such as plastic granules, for example rubber granules .
  • hybrid materials according to the invention have a high durability and resilience, which is particularly noticeable through high tensile strength and elongation at break.
  • hybrid materials according to the invention have a low density.
  • Object / method / uses can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations without leaving the scope of the invention.
  • So z. B. also implicitly includes the combination of a preferred feature with a particularly preferred feature, or a feature that is not further characterized with a particularly preferred feature, etc., even if this combination is not expressly mentioned.
  • Foamed granules comprising a thermoplastic polyurethane obtainable or obtained by reacting at least components (i) to (iii):
  • a polyol composition (PZ) the isocyanate composition containing at least one aliphatic diisocyanate with a number average molecular weight less than 200 g / mol.
  • Diisocyanate is flexamethylene diisocyanate (HDI).
  • Chain extender (KV1) is selected from the group consisting of 1, 3-propanediol, 1, 2-ethanediol, 1, 4-butanediol, 1, 6-flexanediol and FIQEE.
  • Polyol composition a polyol selected from the group consisting of
  • Polyol composition a polyol selected from the group consisting of
  • a method for producing a foamed granulate comprising the steps
  • composition (Z1) comprising a thermoplastic polyurethane, the thermoplastic polyurethane being obtained or obtainable. Reaction of at least components (a) to (c):
  • HDI Hexamethylene diisocyanate
  • chain extender (KV1) is selected from the group consisting of 1,3-propanediol, 1,2-ethanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol and HQEE.
  • Polyol composition a polyol selected from the group consisting of
  • Polyol composition a polyol selected from the group consisting of
  • Shoe sole part of a shoe sole, a bicycle saddle, an upholstery, a mattress, pad, handle, protective film, a component in the automotive interior and exterior.
  • thermoplastic polyurethane is thermoplastic polyurethane.
  • Polyurethane foam is.
  • Polyol 1 polyether polyol with an OH number of 1 12.2 and exclusively primary
  • chain extender 1 1, 4-butanediol
  • Isocyanate 1 aliphatic isocyanate (1, 6-hexamethylene diisocyanate)
  • Isocyanate 2 aromatic isocyanate (4,4'-methylene diphenyl isocyanate)
  • Catalyst 1 tin-Il-dioctoate (50% in DOA)
  • Catalyst 2 tin-Il-dioctoate (10% in DOA)
  • Antioxidant 1 sterically hindered phenol
  • Antioxidant 2 sterically hindered phenol
  • TPU crosslinker 1 Thermoplastic polyurethane with an NCO content of 8.5% and a functionality of 2.05 by adding oligomeric MDI
  • the examples TPU 1 to 4 listed below were produced in a twin-screw extruder, ZSK58 MC, from Coperion with a process length of 48D (12 housings).
  • the melt was discharged from the extruder using a gear pump. After melt filtration, the polymer melt was processed into granules by means of underwater granulation, which were continuously dried in a heating fluidized bed at 40-90 ° C.
  • the polyol, the chain extender and the diisocyanate and possibly a catalyst were metered into the first zone. Additional additives, as described above, are fed in zone 8.
  • the housing temperatures are in the range of 150 - 230 ° C.
  • the melt is discharged and underwater pelletized at melt temperatures of 210 - 230 ° C.
  • the screw speed is between 180 and 240 1 / min.
  • the throughput is in the range of 180 - 220 kg / h.
  • thermoplastic polyurethanes (Table 1), a twin-screw extruder with a screw diameter of 44 mm and a length to diameter ratio of 42 with a subsequent melt pump, a start-up valve with screen changer, a perforated plate and an underwater pelletizer.
  • the thermoplastic polyurethane was dried at 80 ° C. for 3 h before processing in order to obtain a residual moisture content of less than 0.02% by weight.
  • a TPU was added to which 4,4'-diphenylmethane diisocyanate with an average functionality of 2.05 was added in a separate extrusion process.
  • thermoplastic polyurethane used in each case and the TPU crosslinker 1 were each metered separately into the feed of the twin-screw extruder via gravimetric metering devices.
  • the materials After the materials had been metered into the feed of the twin-screw extruder, they were melted and mixed. The blowing agents C02 and N2 were then added via an injector. The remaining extruder length was used for the homogeneous incorporation of the blowing agents into the polymer melt.
  • the polymer / blowing agent mixture was pressed into a perforated plate (LP) by means of a gear pump (ZRP) via a start-up valve with a screen changer (AV), separated into strands in the perforated plate into strands which were flowed through with a tempered liquid and under pressure in the cutting chamber the underwater pelletizer (UWG) cut into pellets and transported away with the water and thereby expanded.
  • LP perforated plate
  • ZRP gear pump
  • AV screen changer
  • the separation of the expanded particles from the process water is ensured by means of a centrifugal dryer.
  • the total throughput of the extruder, polymers and blowing agent was 40 kg / h.
  • the amounts of the polymers used and of the blowing agents are listed in Table 2.
  • the polymers always form 100 parts while the blowing agents are also counted, so that total compositions above 100 parts are obtained.
  • the expanded granules After the expanded granules have been separated from the water by means of a centrifugal dryer, the expanded granules are dried at 60 ° C. for 3 hours in order to remove the remaining surface water and any moisture present in the particles and not to falsify further analysis of the particles.
  • Impregnation kettle manufactured.
  • the vessel was filled with a solid / liquid phase with a filling level of 80%, the phase ratio being 0.32.
  • the solid phase is the TPU1 or TPU2 and the liquid phase is the mixture of water with calcium carbonate and a surface-active substance.
  • the blowing agent butane
  • the blowing agent was injected onto this mixture in the gas-tight vessel, which had previously been flushed with nitrogen, in the amount given in Table 5, based on the solid phase (TPU1 or TPU 2).
  • the kettle was stirred while the
  • Solid / liquid phase heated and at a temperature of 50 ° C defined nitrogen pressed up to a pressure of 8 bar. Then it was up to the desired
  • Impregnation temperature heated further.
  • the boiler was released via a valve after a given holding time. The exact manufacturing parameters of the tests as well as the achieved
  • TPU3 and TPU4 were foamed, which have a hard phase made of MDI but have the same Shore hardness as the TPU 1 or TPU 2, also in the impregnation process as described above.
  • the vessel was filled with a solid / liquid phase with a filling level of 80%, the phase ratio being 0.32.
  • the solid phase is the TPU3 or TPU4 and the liquid phase is the mixture of water with calcium carbonate and a surface-active substance.
  • the blowing agent butane
  • the kettle was stirred while the
  • Solid / liquid phase heated and at a temperature of 50 ° C defined nitrogen pressed up to a pressure of 8 bar. Then it was up to the desired
  • Impregnation temperature (IMT) heated further.
  • IMT Impregnation temperature
  • Measurement methods For material characterization, the following measurement methods can be used:

Abstract

The present invention relates to an expanded granulate comprising a thermoplastic polyurethane obtainable or obtained by reacting a polyisocyanate composition (IZ), containing at least one aliphatic diisocyanate with a number-average molecular weight of less than 200 g/mol, with at least one chain extender (KV1) and a polyol composition (PZ), and also to a method for producing an expanded granulate of this type. The present invention also relates to the use of an expanded granulate according to the invention for producing a moulded body.

Description

eTPU mit hoher Festigkeit Beschreibung High strength eTPU description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein geschäumtes Granulat umfassend ein thermoplastisches Polyurethan erhältlich oder erhalten durch Umsetzung einer Polyisocyanatzusammensetzung (IZ), die mindestens ein aliphatisches Diisocyanat mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht kleiner als 200 g/mol enthält, mindestens einem Kettenverlängerer (KV1), und einer The present invention relates to foamed granules comprising a thermoplastic polyurethane obtainable or obtained by reacting a polyisocyanate composition (IZ) which contains at least one aliphatic diisocyanate with a number average molecular weight less than 200 g / mol, at least one chain extender (KV1), and one
Polyolzusammensetzung (PZ), sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Polyol composition (PZ), and a method for producing such
geschäumten Granulats. Die vorliegende Erfindung umfasst weiterhin die Verwendung eines erfindungsgemäßen geschäumten Granulats zur Herstellung eines Formkörpers. foamed granules. The present invention further comprises the use of a foamed granulate according to the invention for the production of a shaped body.
Geschäumte Granulate, die auch als Partikelschäume (oder Partikelschaumstoffe, Foamed granules, which are also known as particle foams (or particle foams,
Partikelschaum) bezeichnet werden, sowie daraus hergestellte Formkörper auf Basis von thermoplastischem Polyurethan oder andern Elastomeren sind bekannt (z.B. WO 94/20568,Particle foam) and molded articles made therefrom based on thermoplastic polyurethane or other elastomers are known (e.g. WO 94/20568,
WO 2007/082838 A1 , WO2017030835, WO 2013/153190 A1 WO2010010010) und vielfältig einsetzbar. WO 2007/082838 A1, WO2017030835, WO 2013/153190 A1 WO2010010010) and can be used in a variety of ways.
Ein geschäumtes Granulat oder auch ein Partikelschaum oder Partikelschaumstoff im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet einen Schaumstoff in Form eines Partikels, wobei der mittlere Durchmesser der Partikel zwischen 0,2 bis 20, bevorzugt 0,5 bis 15 und insbesondere zwischen 1 bis 12 mm liegt. Bei nicht kugelförmigen, z.B. länglichen oder zylinderförmigen Partikel ist mit Durchmesser die längste Abmessung gemeint. A foamed granulate or also a particle foam or particle foam in the sense of the present invention denotes a foam in the form of a particle, the average diameter of the particles being between 0.2 to 20, preferably 0.5 to 15 and in particular between 1 to 12 mm. In the case of non-spherical, e.g. elongated or cylindrical particles mean the longest dimension by diameter.
Grundsätzlich besteht Bedarf an geschäumten Granulaten bzw. Partikelschäumen mit einer verbesserten Verarbeitbarkeit zur den entsprechenden Formkörpern bei möglichst niedrigen Temperaturen unter Erhaltung vorteilhafter mechanischer Eigenschaften. Dies ist insbesondere bei den derzeit gängigen Verfahren zur Verschweißung relevant, bei welchen der There is basically a need for foamed granules or particle foams with improved processability to give the corresponding moldings at the lowest possible temperatures while maintaining advantageous mechanical properties. This is particularly relevant for the currently common welding processes in which the
Energieeintrag zur Verschweißung der geschäumten Granulate durch ein Hilfsmedium wie zum Beispiel Wasserdampf eintragen, da hier eine bessere Verklebung erreicht wird und gleichzeitig eine Schädigung des Materials oder der Schaumstruktur so reduziert und zugleich eine ausreichende Verklebung bzw. Verschweißung erhalten wird. Enter the energy input for welding the foamed granules by means of an auxiliary medium such as water vapor, since better bonding is achieved here and at the same time damage to the material or the foam structure is reduced and at the same time adequate bonding or welding is obtained.
Eine ausreichende Verklebung bzw. Verschweißung der geschäumten Granulate ist insofern essentiell, um vorteilhafte mechanischen Eigenschaften des aus dem geschäumten Granulat hergestellten Formteils zu erhalten. Bei einer ungenügenden Verklebung bzw. Verschweißung der Schaumpartikel können dessen Eigenschaften nicht im vollen Umfang genutzt werden, wodurch insgesamt die mechanischen Eigenschaften des erhaltenen Formteils negativ beeinflusst werden. Ähnliches gilt bei einer Schwächung des Formkörpers. Hier sind die mechanischen Eigenschaften an den geschwächten Stellen unvorteilhaft mit dem gleichen Ergebnis wie oben erwähnt. Somit müssen die Eigenschaften des eingesetzten Polymers gut einstellbar sein. Bekannte Materialien haben häufig bei Raumtemperatur ein sehr niedriges E-Modul, sodass für viele Anwendungen hohe Dichten erzielt werden müssen, damit eine ausreichend Steifigkeit bzw. Stabilität erreicht wird. Gleichzeitig sollen für viele Anwendungen ein hoher Rebound und gute mechanische Eigenschaften erreicht werden und die Materialien sollten zur Herstellung von Formteilen aus dem geschäumten Granulat gut verschweißbar sein. Adequate bonding or welding of the foamed granules is essential in order to obtain advantageous mechanical properties of the molded part produced from the foamed granules. If the foam particles are insufficiently bonded or welded, their properties cannot be used to the full extent, as a result of which the mechanical properties of the molded part obtained are adversely affected overall. The same applies to a weakening of the molded body. Here the mechanical properties at the weakened points are disadvantageous with the same result as mentioned above. The properties of the polymer used must therefore be easily adjustable. Known materials often have a very low modulus of elasticity at room temperature, so that for many applications high densities have to be achieved in order to achieve sufficient rigidity or stability. At the same time, a high rebound and good mechanical properties should be achieved for many applications and the materials should be easy to weld for the production of molded parts from the foamed granulate.
Vorteilhafte mechanische Eigenschaften sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung im Advantageous mechanical properties are within the scope of the present invention in
Hinblick auf die gedachten Anwendungen zu verstehen. Die für den Gegenstand der To understand with regard to the intended applications. The for the subject of
vorliegenden Erfindung im Vordergrund stehende Anwendung ist die Anwendung im The main application of the present invention is the application in
Schuhbereich, wobei die geschäumten Granulate für Formkörper für Bestandteile des Schuhs verwendet werden können, bei denen eine Dämpfung und/oder Polsterung relevant ist, wie z.B. Zwischensohlen und Einleger. Shoe area, wherein the foamed granules can be used for moldings for components of the shoe where cushioning and / or cushioning is relevant, such as Midsoles and insoles.
Somit war es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, geschäumte Granulate auf Basis von Polymeren bereitzustellen, die eine ausreichende Steifigkeit aber gleichzeitig gute mechanische Eigenschaften aufweisen und gut verarbeitbar sind Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein Verfahren zur Herstellung der entsprechenden geschäumte Granulate bereitzustellen. It was therefore an object of the present invention to provide foamed granules based on polymers which have sufficient rigidity but at the same time have good mechanical properties and are easy to process. Another object of the present invention was to provide a process for producing the corresponding foamed granules.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein geschäumtes Granulat umfassend ein thermoplastisches Polyurethan erhältlich oder erhalten durch Umsetzung mindestens der Komponenten (i) bis (iii): According to the invention, this object is achieved by a foamed granulate comprising a thermoplastic polyurethane, or obtained by reacting at least components (i) to (iii):
(i) eine Polyisocyanatzusammensetzung (IZ); (i) a polyisocyanate composition (IZ);
(ii) mindestens ein Kettenverlängerer (KV1 ), (ii) at least one chain extender (KV1),
(iii) eine Polyolzusammensetzung (PZ), wobei die Isocyanatzusammensetzung mindestens ein aliphatisches Diisocyanat mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht kleiner als 200 g/mol enthält. (iii) a polyol composition (PZ), the isocyanate composition containing at least one aliphatic diisocyanate with a number average molecular weight less than 200 g / mol.
Es wurde überraschend gefunden, dass durch die Verwendung der erfindungsgemäß eingesetzten Komponenten und insbesondere der spezifischen Isocyanatzusammensetzung (IZ) geschäumte Granulate erhalten werden können, die ein hohes E-modul aufweisen und gleichzeitig einen niedrigen Erweichungspunkt, so dass die geschäumten Granulate gut zu Formkörpern verarbeitet werden können. Weiter zeichnen sich die erfindungsgemäßen geschäumten Granulate durch gute mechanische Eigenschaften aus, wie beispielsweise hohe Elastizität und guten Rebound. Überraschenderweise konnte erfindungsgemäß eine sehr gute Phasenseparation erzielt werden mit gleichzeitig besserer Aufschmelzbarkeit der Hartphase, sodass ein härteres, und gleichzeitig gut verarbeitbares geschäumtes Granulat erhalten wurde. So konnte insbesondere die Stauchhärte gegenüber herkömmlichen Materialien deutlich verbessert werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird der Rebound analog DIN 53512, April 2000; die Abweichung zur Norm ist die Prüfkörperhöhe welche 12 mm betragen sollte, bei diesem Test jedoch mit 20 mm durchgeführt wird um ein„durchschlagen“ der Probe und ein Messen des Untergrunds zu vermeiden bestimmt, soweit nicht anders angegeben. It has surprisingly been found that by using the components used according to the invention and in particular the specific isocyanate composition (IZ), foamed granules can be obtained which have a high modulus of elasticity and at the same time have a low softening point, so that the foamed granules are processed well to give moldings can. The foamed granules according to the invention are furthermore distinguished by good mechanical properties, such as, for example, high elasticity and good rebound. Surprisingly, according to the invention, a very good phase separation was achieved with, at the same time, better meltability of the hard phase, so that a harder and at the same time easily processable foamed granulate was obtained. In particular, the compression hardness could be significantly improved compared to conventional materials. In the context of the present invention, the rebound is analogous to DIN 53512, April 2000; the deviation from the norm is the height of the test specimen which should be 12 mm, however this test is carried out with 20 mm to avoid "strikethrough" of the sample and to avoid measuring the substrate, unless otherwise stated.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein geschäumtes Granulat umfassend ein thermoplastisches Polyurethan, das erhältlich oder erhalten durch Umsetzung einer The present invention relates to a foamed granulate comprising a thermoplastic polyurethane, which can be obtained or obtained by reaction of a
Polyisocyanatzusammensetzung (IZ), eines Kettenverlängerers (KV1) und einer Polyisocyanate composition (IZ), a chain extender (KV1) and one
Polyolzusammensetzung (PZ). Dabei enthält die Isocyanatzusammensetzung (IZ) mindestens ein symmetrisches Diisocyanat mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht kleiner als 200 g/mol. Polyol composition (PZ). The isocyanate composition (IZ) contains at least one symmetrical diisocyanate with a number average molecular weight less than 200 g / mol.
Es wurde überraschend gefunden, dass sich derartige thermoplastische Polyurethane gut zu einem geschäumten Granulat verarbeiten lassen, der sich wiederum gut zu Formkörpern weiter verarbeiten lässt, die insbesondere ein hohes E-Modul und einen sehr guten Rebound aufweisen. It has surprisingly been found that thermoplastic polyurethanes of this type can be processed well into foamed granules, which in turn can be processed well into moldings which in particular have a high modulus of elasticity and a very good rebound.
Erfindungsgemäß enthält die Isocyanatzusammensetzung (IZ) ein aliphatisches Diisocyanat mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht kleiner als 200 g/mol. Geeignete Isocyanate sind dem Fachmann an sich bekannt. Erfindungsgemäß kann die Isocyanatzusammensetzung (IZ) auch weitere Isocyanate enthalten. According to the invention, the isocyanate composition (IZ) contains an aliphatic diisocyanate with a number average molecular weight less than 200 g / mol. Suitable isocyanates are known per se to the person skilled in the art. According to the invention, the isocyanate composition (IZ) can also contain further isocyanates.
Bevorzugt ist das aliphatische Isocyanat im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein lineares Diisocyanat, insbesondere ein lineares Diisocyanat mit einer geraden Anzahl an C-Atomen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung demgemäß ein geschäumtes Granulat wie zuvor beschrieben, wobei das aliphatische Diisocyanat ein lineares Diisocyanat mit einer geraden Anzahl C-Atome ist. In the context of the present invention, the aliphatic isocyanate is preferably a linear diisocyanate, in particular a linear diisocyanate with an even number of carbon atoms. According to a further embodiment, the present invention accordingly relates to a foamed granulate as described above, the aliphatic diisocyanate being a linear diisocyanate with an even number of carbon atoms.
Weiter bevorzugt ist das aliphatische Diisocyanat im Rahmen der vorliegenden Erfindung isomerenrein. The aliphatic diisocyanate is more preferably isomerically pure in the context of the present invention.
Ein geeignetes aliphatisches Diisocyanate mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht kleiner als 200 g/mol ist beispielsweise Flexamethylendiisocyanat (HDI). A suitable aliphatic diisocyanate with a number average molecular weight less than 200 g / mol is, for example, flexamethylene diisocyanate (HDI).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung demgemäß ein geschäumtes Granulat wie zuvor beschrieben, wobei das aliphatische Diisocyanat According to a further embodiment, the present invention accordingly relates to a foamed granulate as described above, the aliphatic diisocyanate
Flexamethylendiisocyanat (Fl Dl) ist. Flexamethylene diisocyanate (Fl Dl) is.
Geeignet weitere Isocyanate sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere Diisocyanate, insbesondere aliphatische oder aromatische Diisocyanate, weiter bevorzugt aromatische Diisocyanate. Des Weiteren können im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorreagierte Produkte als Isocyanatkomponente eingesetzt werden, bei denen ein Teil der OH-Komponenten in einem vorgelagerten Reaktionsschritt mit einem Isocyanat zur Reaktion gebracht werden. Die erhaltenen Produkte werden in einem nachfolgenden Schritt, der eigentlichen Polymerreaktion, mit den restlichen OH-Komponenten zur Reaktion gebracht und bilden dann das Suitable further isocyanates in the context of the present invention are, in particular, diisocyanates, in particular aliphatic or aromatic diisocyanates, more preferably aromatic diisocyanates. Furthermore, in the context of the present invention, pre-reacted products can be used as the isocyanate component, in which some of the OH components are reacted with an isocyanate in a preceding reaction step. The products obtained are reacted with the remaining OH components in a subsequent step, the actual polymer reaction, and then form the
thermoplastische Polyurethan. thermoplastic polyurethane.
Als aliphatische Diisocyanate werden übliche aliphatische und/oder cycloaliphatische Aliphatic and / or cycloaliphatic are customary aliphatic diisocyanates
Diisocyanate eingesetzt, beispielsweise Tri-, Tetra-, Penta-, Hexa-, Hepta- und/oder Diisocyanates used, for example tri-, tetra-, penta-, hexa-, hepta- and / or
Oktamethylendiisocyanat, 2-Methylpentamethylen-1 ,5-diisocyanat, 2-Ethyltetramethylen-1 ,4- diisocyanat, Butylen-1 ,4-diisocyanat, Trimethylhexamethylen-1 ,6-diisocyanat, 1-lsocyanato- 3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethyl-cyclohexan (Isophoron-diisocyanat, IPDI), 1 ,4- und/oder 1 ,3-Bis(isocyanatomethyl)cyclohexan (HXDI), 1 ,4-Cyclohexandiisocyanat, 1-Methyl-2,4- und/oder 1-Methyl-2,6-cyclohexandiisocyanat, 4,4’-, 2,4’- und/oder 2, 2’-Methylendicyclo- hexyldiisocyanat (H12MDI). Octamethylene diisocyanate, 2-methylpentamethylene-1, 5-diisocyanate, 2-ethyltetramethylene-1, 4-diisocyanate, butylene-1, 4-diisocyanate, trimethylhexamethylene-1, 6-diisocyanate, 1-isocyanato-3,3,5-trimethyl- 5-isocyanatomethyl-cyclohexane (isophorone diisocyanate, IPDI), 1, 4- and / or 1, 3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane (HXDI), 1, 4-cyclohexane diisocyanate, 1-methyl-2,4- and / or 1-methyl-2,6-cyclohexane diisocyanate, 4,4'-, 2,4'- and / or 2,2'-methylene dicyclohexyl diisocyanate (H12MDI).
Geeignete aromatische Diisocyanate sind insbesondere 1 ,5-Naphthylendiisocyanat (NDI), 2,4- und/oder 2,6-Toluylendiisocyanat (TDI), 3,3,‘-Dimethyl-4,4‘-Diisocyanato-Diphenyl (TODI), p- Phenylendiisocyanat (PDI), Diphenylethan-4,4‘-diisoyanat (EDI), Methylendiphenyldiisocyanat (MDI) wobei unter dem Begriff MDI 2,2'-, 2,4'- und/oder 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat verstanden wird, 3,3'-Dimethyl-diphenyl-diisocyanat, 1 ,2-Diphenylethandiisocyanat und/oder Phenylendiisocyanat oder H12MDI (4,4'-Methylene dicyclohexyl diisocyanate). Suitable aromatic diisocyanates are, in particular, 1,5-naphthylene diisocyanate (NDI), 2,4- and / or 2,6-tolylene diisocyanate (TDI), 3,3, '- dimethyl-4,4'-diisocyanato-diphenyl (TODI), p-phenylene diisocyanate (PDI), diphenylethane-4,4'-diisocyanate (EDI), methylene diphenyl diisocyanate (MDI), the term MDI being understood to mean 2,2'-, 2,4'- and / or 4,4'-diphenylmethane diisocyanate , 3,3'-dimethyl-diphenyl-diisocyanate, 1, 2-diphenylethane diisocyanate and / or phenylene diisocyanate or H12MDI (4,4'-methylene dicyclohexyl diisocyanate).
Grundsätzlich können auch Mischungen eingesetzt werden. Beispiele für Mischungen sind Mischungen, die neben 4,4‘-Methylendiphenyldiisocyanat und mindestens ein weiteres In principle, mixtures can also be used. Examples of mixtures are mixtures which, in addition to 4,4'-methylenediphenyl diisocyanate and at least one other
Methylendiphenyldiisocyanat enthält. Hierbei bezeichnet der Begriff Contains methylene diphenyl diisocyanate. Here the term denotes
Methylendiphenyldiisocyanat 2,2'-, 2,4'- und/oder 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat oder ein Gemisch aus zwei oder drei Isomeren. Somit kann z.B. als weiteres Isocyanat 2,2'- oder 2,4'- Diphenylmethandiisocyanat eingesetzt werden oder ein Gemisch aus zwei oder drei Isomeren. In dieser Ausführungsform kann die Polyisocyanatzusammensetzung auch weitere, der oben genannten Polyisocyanate enthalten. Methylene diphenyl diisocyanate 2,2'-, 2,4'- and / or 4,4'-diphenylmethane diisocyanate or a mixture of two or three isomers. Thus e.g. 2,2'- or 2,4'-diphenylmethane diisocyanate or a mixture of two or three isomers are used as further isocyanate. In this embodiment, the polyisocyanate composition can also contain other polyisocyanates mentioned above.
Sofern weitere Isocyanate eingesetzt werden, sind diese in der Isocyanatzusammensetzung (IZ) vorzugsweise in einer Menge im Bereich von 0,1 bis 20 Gew.-%, weiter bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 10 Gew.-% und besonders bevorzugt in einer Menge im Bereich von 0,5 bis 5 Gew.-% enthalten. If further isocyanates are used, these are preferably in the isocyanate composition (IZ) in an amount in the range from 0.1 to 20% by weight, more preferably in the range from 0.1 to 10% by weight and particularly preferably in one Contain amount in the range of 0.5 to 5 wt .-%.
Bevorzugte Beispiele für höherfunktionelle Isocyanate sind Triisocyanate, z. B. Preferred examples of higher-functional isocyanates are triisocyanates, e.g. B.
Triphenylmethan-4,4',4"-triisocyanat, weiterhin die Cyanurate der vorgenannten Diisocyanate, sowie die durch partielle Umsetzung von Diisocyanaten mit Wasser erhältlichen Oligomere, z.Triphenylmethane-4,4 ', 4 "-triisocyanate, furthermore the cyanurates of the aforementioned diisocyanates, and also the oligomers obtainable by partial reaction of diisocyanates with water, e.g.
B. die Biurethe der vorgenannten Diisocyanate, ferner Oligomere, die durch gezielte Umsetzung von semiblockierten Diisocyanaten mit Polyolen, die im Mittel mehr als zwei und vorzugsweise drei oder mehr Hydroxy-Gruppen aufweisen, erhältlich sind. Als organische Isocyanate können aliphatische, cycloaliphatische, araliphatische und/oder aromatische Isocyanate eingesetzt werden. B. the biuretas of the aforementioned diisocyanates, furthermore oligomers which are obtainable by the targeted reaction of semiblocked diisocyanates with polyols which on average have more than two and preferably three or more hydroxyl groups. Aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic and / or aromatic isocyanates can be used as organic isocyanates.
Weiter können auch Vernetzer eingesetzt werden, beispielsweise die zuvor genannten höherfunktionellen Polyisocyanate oder Polyole oder auch andere höherfunktionale Moleküle mit mehreren gegenüber Isocyanaten reaktiven funktionellen Gruppen. Ebenso ist es im Crosslinkers can also be used, for example the above-mentioned higher-functional polyisocyanates or polyols or other higher-functional molecules with a plurality of functional groups reactive toward isocyanates. It is the same in
Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich, eine Vernetzung der Produkte durch einen Überschuss der eingesetzten Isocyanatgruppen im Verhältnis zu den Hydroxylgruppen zu erreichen. Beispiele für höherfunktionelle Isocyanate sind Tri isocyanate, z. B. Triphenylmethan- 4,4',4"-triisocyanat sowie Isocyanurate, weiterhin die Cyanurate der vorgenannten Diisocyanate, sowie die durch partielle Umsetzung von Diisocyanaten mit Wasser erhältlichen Oligomere, z.Within the scope of the present invention it is possible to crosslink the products by an excess of the isocyanate groups used in relation to the hydroxyl groups. Examples of higher-functional isocyanates are tri isocyanates, e.g. B. triphenylmethane 4,4 ', 4 "-triisocyanate and isocyanurates, also the cyanurates of the aforementioned diisocyanates, and the oligomers obtainable by partial reaction of diisocyanates with water, eg.
B. die Biurethe der vorgenannten Diisocyanate, ferner Oligomere, die durch gezielte Umsetzung von semiblockierten Diisocyanaten mit Polyolen, die im Mittel mehr als zwei und vorzugsweise drei oder mehr Hydroxy-Gruppen aufweisen, erhältlich sind. B. the biuretas of the aforementioned diisocyanates, furthermore oligomers which are obtainable by the targeted reaction of semiblocked diisocyanates with polyols which on average have more than two and preferably three or more hydroxyl groups.
Hierbei ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Menge an Vernetzer, d.h. Here, the amount of crosslinker, i.e.
höherfunktionellen Isocyanate und höherfunktionellen Polyolen bzw. höherfunktionellen higher functional isocyanates and higher functional polyols or higher functional
Kettenverlängerern nicht größer als 3 Gew-%, vorzugsweise kleiner als 1 Gew-%, weiter bevorzugt kleiner 0,5 ist Gew.-% bezogen auf die Gesamtmischung der Komponenten. Chain extenders are not greater than 3% by weight, preferably less than 1% by weight, more preferably less than 0.5% by weight, based on the total mixture of the components.
Weiterhin kann die Polyisocyanatzusammensetzung auch ein oder mehrere Lösungsmittel enthalten. Geeignete Lösungsmittel sind dem Fachmann bekannt. Geeignet sind beispielsweise nicht reaktive Lösungsmittel wie Ethylacetat, Methylethylketon und Kohlenwasserstoffe. Furthermore, the polyisocyanate composition can also contain one or more solvents. Suitable solvents are known to the person skilled in the art. For example, non-reactive solvents such as ethyl acetate, methyl ethyl ketone and hydrocarbons are suitable.
Erfindungsgemäß wird eine Polyolzusammensetzung (PZ) eingesetzt. Erfindungsgemäß enthält die Polyolzusammensetzung (PZ) mindestens ein Polyol. Geeignete Polyole sind dem According to the invention, a polyol composition (PZ) is used. According to the invention, the polyol composition (PZ) contains at least one polyol. Suitable polyols are
Fachmann grundsätzlich bekannt und beispielsweise beschrieben im "Kunststoffhandbuch,Generally known to a person skilled in the art and described, for example, in the "Plastics Manual,
Band 7, Polyurethane", Carl Hanser Verlag, 3. Auflage 1993, Kapitel 3.1. Besonders bevorzugt werden als Polyol (P1 ) Polyesteroie oder Polyetheroie als Polyole eingesetzt. Ebenso können Polycarbonate eingesetzt werden. Auch Copolymere können im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. Besonders bevorzugt sind Polyeterpolyole. Das zahlenmittlere Molekulargewicht der erfindungsgemäß eingesetzten Polyole liegen vorzugsweise im Bereich von 500 und 5000 g/mol, beispielsweise im Bereich von 550 g/mol und 2000 g/mol, bevorzugt im Bereich von 600 g/mol und 1500 g/mol, insbesondere zwischen 650 g/mol und 1000 g/mol. Volume 7, Polyurethane ", Carl Hanser Verlag, 3rd edition 1993, Chapter 3.1. Polyesterol or polyetherol are particularly preferably used as polyol (P1). Polycarbonates can also be used. Copolymers can also be used in the context of the present invention. The number average molecular weight of the polyols used according to the invention are preferably in the range from 500 and 5000 g / mol, for example in the range from 550 g / mol and 2000 g / mol, preferably in the range from 600 g / mol and 1500 g / mol, in particular between 650 g / mol and 1000 g / mol.
Erfindungsgemäß sind Polyetheroie geeignet, aber auch Polyesteroie, Blockcopolymere sowie Hybrid Polyole wie z.B. Poly(ester/amid). Bevorzugte Polyetheroie sind erfindungsgemäß Polyethylenglykole, Polypropylenglykole, Polyadipate, Polycarbonat(diol)e und Polycaprolacton. According to the invention, polyether films are suitable, but also polyester films, block copolymers and hybrid polyols such as e.g. Poly (ester / amide). According to the invention, preferred polyetherols are polyethylene glycols, polypropylene glycols, polyadipates, polycarbonate (diols) and polycaprolactone.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung demgemäß ein geschäumtes Granulat wie zuvor beschrieben, wobei die Polyolzusammensetzung ein Polyol ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyetheroien, Polyesteroien, According to a further embodiment, the present invention accordingly relates to a foamed granulate as described above, the polyol composition being a polyol selected from the group consisting of polyether, polyester,
Polycaprolactonpolyolen und Polycarbonatpolyolen enthält. Contains polycaprolactone polyols and polycarbonate polyols.
Geeignete Polyole sind beispielsweise solche, die Ether und Esterblöcke aufweisen, wie beispielsweise Polycaprolacton mit Polyethylenoxid oder Polypropylenoxid-Endblöcken oder auch Polyether mit Polycaprolactonendblöcken. Bevorzugte Polyetheroie sind erfindungsgemäß Polyethyleneglykole, Polypropylenglykole. Weiterhin bevorzugt ist Polycaprolacton. Suitable polyols are, for example, those which have ethers and ester blocks, such as, for example, polycaprolactone with polyethylene oxide or polypropylene oxide end blocks or else polyether with polycaprolactone end blocks. According to the invention, preferred polyetherols are polyethylene glycols, polypropylene glycols. Polycaprolactone is also preferred.
Erfindungsgemäß können auch Mischungen verschiedener Polyole eingesetzt werden. Mixtures of different polyols can also be used according to the invention.
Bevorzugt haben die eingesetzten Polyole bzw. die Polyolzusammensetzung eine mittlere Funktionalität zwischen 1 ,8 und 2,3, bevorzugt zwischen 1 ,9 und 2,2, insbesondere 2. The polyols or the polyol composition used preferably have an average functionality between 1.8 and 2.3, preferably between 1.9 and 2.2, in particular 2.
Bevorzugt weisen die erfindungsgemäß eingesetzten Polyole nur primäre Hydroxylgruppen auf. The polyols used according to the invention preferably have only primary hydroxyl groups.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Polyolzusammensetzung (PZ) eingesetzt, die mindestens Polytetrahydrofuran enthält. Erfindungsgemäß kann die Polyolzusammensetzung neben Polytetrahydrofuran auch weitere Polyole enthalten. According to one embodiment of the present invention, a polyol composition (PZ) is used which contains at least polytetrahydrofuran. According to the invention, the polyol composition can also contain other polyols in addition to polytetrahydrofuran.
Erfindungsgemäß sind beispielsweise als weitere Polyole Polyether geeignet, aber auch Polyester, Blockcopolymere sowie Hybrid Polyole wie z.B. Poly(ester/amid). Geeignete According to the invention, polyethers are suitable as further polyols, for example, but also polyesters, block copolymers and hybrid polyols such as e.g. Poly (ester / amide). Suitable
Blockcopolymere sind beispielsweise solche, die Ether und Esterblöcke aufweisen, wie beispielsweise Polycaprolacton mit Polyethylenoxid oder Polypropylenoxid-Endblöcken oder auch Polyether mit Polycaprolactonendblöcken. Bevorzugte Polyetheroie sind erfindungsgemäß Polyethyleneglykole, Polypropylenglykole. Weiterhin bevorzugt ist als weiteres Polyol Block copolymers are, for example, those which have ethers and ester blocks, such as, for example, polycaprolactone with polyethylene oxide or polypropylene oxide end blocks or else polyethers with polycaprolactone end blocks. According to the invention, preferred polyetherols are polyethylene glycols, polypropylene glycols. Also preferred as a further polyol
Polycaprolacton. Polycaprolactone.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Polytetrahydrofuran ein zahlenmittleres Molekulargewicht Mn im Bereich von 500 g/mol bis 5000 g/mol auf, weiter bevorzugt im Bereich von 550 bis 2500 g/mol, besonders bevorzugt im Bereich von 650 bis 2000 g/mol. According to a particularly preferred embodiment, the polytetrahydrofuran has a number average molecular weight Mn in the range from 500 g / mol to 5000 g / mol, more preferably in the range from 550 to 2500 g / mol, particularly preferably in the range from 650 to 2000 g / mol.
Die Zusammensetzung der Polyolzusammensetzung (PZ) kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung in weiten Bereichen variieren. Die Polyolzusammensetzung kann auch Mischungen verschiedener Polyole enthalten. The composition of the polyol composition (PZ) can vary within a wide range in the context of the present invention. The polyol composition can also contain mixtures of different polyols.
Erfindungsgemäß kann die Polyolzusammensetzung auch ein Lösungsmittel enthalten. According to the invention, the polyol composition can also contain a solvent.
Geeignete Lösungsmittel sind dem Fachmann an sich bekannt. Suitable solvents are known per se to the person skilled in the art.
Sofern Polytetrahydrofuran eingesetzt wird, liegt das zahlenmittlere Molekulargewicht Mn des Polytetrahydrofurans bevorzugt im Bereich von 500 bis 5000 g/mol. Weiter bevorzugt liegt das zahlenmittlere Molekulargewicht Mn des Polytetrahydrofurans im Bereich von 500 bis 1400 g/mol. Gemäß einer weiteren Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung auch ein geschäumtes Granulat wie zuvor beschrieben, wobei die Polyolzusammensetzung ein Polyol ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polytetrahydrofuranen mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht Mn im Bereich von 500 g/mol bis 5000 g/mol enthält. If polytetrahydrofuran is used, the number average molecular weight Mn of the polytetrahydrofuran is preferably in the range from 500 to 5000 g / mol. The number average molecular weight Mn of the polytetrahydrofuran is more preferably in the range from 500 to 1400 g / mol. According to a further embodiment, the present invention also relates to foamed granules as described above, the polyol composition comprising a polyol selected from the group consisting of polytetrahydrofurans with a number average molecular weight Mn in the range from 500 g / mol to 5000 g / mol.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung demgemäß ein geschäumtes Granulat wie zuvor beschrieben, wobei die Polyolzusammensetzung ein Polyol ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polytetrahydrofuranen mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht Mn im Bereich von 500 g/mol bis 2000g/mol enthält. According to a further embodiment, the present invention accordingly relates to a foamed granulate as described above, the polyol composition comprising a polyol selected from the group consisting of polytetrahydrofurans with a number average molecular weight Mn in the range from 500 g / mol to 2000 g / mol.
Erfindungsgemäß können auch Mischungen verschiedener Polytetrahydrofurane eingesetzt werden, d.h. Mischungen aus Polytetrahydrofuranen mit unterschiedlichen Molekulargewichten. Mixtures of different polytetrahydrofurans can also be used according to the invention, i.e. Mixtures of polytetrahydrofurans with different molecular weights.
Bevorzugte Polyetheroie sind erfindungsgemäß Polyethyleneglykole, Polypropylenglykole und Polytetrahydrofurane, sowie deren Mischpolyetheroie. Beispielsweise können erfindungsgemäß auch Mischungen verschiedener Polytetrahydrofurane eingesetzt werden, die sich im According to the invention, preferred polyether glycols are polyethylene glycols, polypropylene glycols and polytetrahydrofurans, and also their mixed polyether glycols. For example, according to the invention, mixtures of different polytetrahydrofurans can also be used, which are in the
Molekulargewicht unterscheiden. Distinguish molecular weight.
Erfindungsgemäß wird weiterhin mindestens ein Kettenverlängerer (KV1 ) eingesetzt. Geeignete Kettenverlängerer sind dem Fachmann an sich bekannt. Kettenverlängerer sind beispielsweise Verbindungen mit zwei gegenüber Isocyanatgruppen reaktiven Gruppen, insbesondere solche mit einem Molekulargewicht von kleiner als 500 g/mol. Geeignete Kettenverlängerer sind beispielsweise Diamine oder Diole. Erfindungsgemäß sind Diole weiter bevorzugt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können auch Mischungen aus zwei oder mehr Kettenverlängerern eingesetzt werden. According to the invention, at least one chain extender (KV1) is also used. Suitable chain extenders are known per se to the person skilled in the art. Chain extenders are, for example, compounds with two groups that are reactive toward isocyanate groups, in particular those with a molecular weight of less than 500 g / mol. Suitable chain extenders are, for example, diamines or diols. According to the invention, diols are further preferred. Mixtures of two or more chain extenders can also be used in the context of the present invention.
Geeignete Diole sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt. Erfindungsgemäß hat das Diol vorzugsweise ein Molekulargewicht von < 500 g/mol. Dabei können erfindungsgemäß beispielweise aliphatische, araliphatische, aromatische und/oder cycloaliphatische Diole mit einem Molekulargewicht von 50 g/mol bis 220 g/mol als Kettenverlängerer eingesetzt werden. Bevorzugt sind Alkandiole mit 2 bis 10 C-Atomen im Alkylenrest, insbesondere Di-, Tri-, Tetra-, Penta-, Flexa-, Flepta-, Okta-, Nona- und/oder Dekaalkylenglykole. Für die vorliegende Suitable diols are known in principle to the person skilled in the art. According to the invention, the diol preferably has a molecular weight of <500 g / mol. For example, according to the invention, aliphatic, araliphatic, aromatic and / or cycloaliphatic diols with a molecular weight of 50 g / mol to 220 g / mol can be used as chain extenders. Alkanediols having 2 to 10 carbon atoms in the alkylene radical are preferred, in particular di-, tri-, tetra-, penta-, flexa-, flepta-, octa-, nona- and / or decaalkylene glycols. For the present
Erfindung sind besonders bevorzugt 1 ,2-Ethylenglykol, 1 ,3-Propandiol, 1 ,4-Butandiol, 1 ,6- Flexandiol. Invention are particularly preferably 1, 2-ethylene glycol, 1, 3-propanediol, 1, 4-butanediol, 1, 6-flexanediol.
Auch verzweigte Verbindungen wie 1 ,4-Cyclohexyldimethanol, 2-Butyl-2-ethylpopandiol, Neopentylglykol, 2,2,4-Trimethyl-1 ,3-pentanediol, Pinakol, 2-Ethyl-1 ,3-hexandiol oder 1 ,4- Cyclohexandiol sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Kettenverlängerer (KV1) geeignet. Also branched compounds such as 1,4-cyclohexyldimethanol, 2-butyl-2-ethylpopanediol, neopentyl glycol, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol, pinacol, 2-ethyl-1,3-hexanediol or 1,4- Cyclohexanediol are suitable in the context of the present invention as chain extenders (KV1).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung demgemäß ein geschäumtes Granulat wie zuvor beschrieben, wobei der Kettenverlängerer (KV1) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 ,3-Propandiol, 1 ,2-Ethandiol, 1 ,4-Butandiol, 1 ,6-Hexandiol und HQEE. According to a further embodiment, the present invention accordingly relates to a foamed granulate as described above, the chain extender (KV1) being selected is from the group consisting of 1,3-propanediol, 1,2-ethanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol and HQEE.
Die Mengenverhältnisse der eingesetzten Komponenten werden dabei gemäß Schritt (b) vorzugsweise so gewählt, ein Hartsegmentanteil im Bereich von 10 bis 40% erhalten wird. The proportions of the components used are preferably selected in accordance with step (b) in such a way that a hard segment content in the range from 10 to 40% is obtained.
Soweit nicht anders angegeben erfolgt im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Bestimmung der gewichtsmittleren Molekulargewichte Mw der thermoplastischen Block-Copolymere, gelöst in HFIP (Hexafluorisopropanol) mittels GPC. Die Bestimmung des Molekulargewichts erfolgt mittels zwei hintereinandergeschalteter GPC-Säulen (PSS-Gel; 100A; 5m; 300*8mm, Jordi- Gel DVB; MixedBed; 5m; 250*10mm; Säulentemperatur 60°C; Fluss 1 mL/min; Rl-Detektor). Dabei erfolgt die Kalibrierung mit Polymethylmethacrylat (EasyCal; Fa. PSS, Mainz), als Laufmittel wird HFIP verwendet. Unless stated otherwise, the weight-average molecular weights Mw of the thermoplastic block copolymers, dissolved in HFIP (hexafluoroisopropanol), are determined by means of GPC in the context of the present invention. The molecular weight is determined using two GPC columns connected in series (PSS-Gel; 100A; 5m; 300 * 8mm, Jordi-Gel DVB; MixedBed; 5m; 250 * 10mm; column temperature 60 ° C; flow 1 mL / min; Rl- Detector). The calibration is carried out with polymethyl methacrylate (EasyCal; PSS, Mainz), HFIP is used as the solvent.
Die vorliegende Erfindung betrifft gemäß einem weiteren Aspekt auch ein Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Granulats. Dabei betrifft die vorliegende Erfindung ein According to a further aspect, the present invention also relates to a method for producing a foamed granulate. The present invention relates to a
Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Granulats umfassend die Schritte A method for producing a foamed granulate comprising the steps
(i) Bereitstellen einer Zusammensetzung (Z1 ) enthaltend ein thermoplastisches (i) providing a composition (Z1) containing a thermoplastic
Polyurethan, wobei das thermoplastische Polyurethan erhalten oder erhältlich ist Umsetzung mindestens der Komponenten (a) bis (c): Polyurethane, the thermoplastic polyurethane being obtained or obtainable Reaction of at least components (a) to (c):
(a) eine Polyisocyanatzusammensetzung (IZ); (a) a polyisocyanate composition (IZ);
(b) mindestens ein Kettenverlängerer (KV1), (b) at least one chain extender (KV1),
(c) eine Polyolzusammensetzung (PZ), wobei die Isocyanatzusammensetzung mindestens ein aliphatisches Diisocyanat mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht kleiner als200 g/mol enthält; (c) a polyol composition (PZ), the isocyanate composition containing at least one aliphatic diisocyanate with a number average molecular weight less than 200 g / mol;
(ii) Imprägnierung der Zusammensetzung (Z1) mit einem Treibmittel unter Druck; (ii) impregnating the composition (Z1) with a blowing agent under pressure;
(iii) Expandieren der Zusammensetzung (Z1 ) mittels Druckabfall. (iii) expanding the composition (Z1) by means of pressure drop.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann die Zusammensetzung (Z1) dabei in Form einer Schmelze oder in Form eines Granulats eingesetzt werden. In the context of the present invention, the composition (Z1) can be used in the form of a melt or in the form of a granulate.
Bezüglich bevorzugter Ausführungsformen des Verfahrens, geeigneter Einsatzstoffe oder Mischungsverhältnisse wird auf die obigen Ausführungen verwiesen, die entsprechend gelten. With regard to preferred embodiments of the method, suitable feedstocks or mixing ratios, reference is made to the above statements, which apply accordingly.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann weitere Schritte umfassen, beispielsweise The method according to the invention can include further steps, for example
T emperaturanpassungen. Temperature adjustments.
Die für die Herstellung des geschäumten Granulats benötigte, nicht expandierte The unexpanded needed for the production of the foamed granulate
Polymermischung der Zusammensetzung (Z1 ) wird in bekannter Weise aus den Einzelkomponenten sowie gegebenenfalls weiteren Komponenten wie beispielsweise Polymer mixture of the composition (Z1) is known from the Individual components and optionally further components such as, for example
Verarbeitungshilfsmittel, Stabilisatoren, Verträglichkeitsvermittler oder Pigmenten hergestellt. Geeignete Verfahren sind beispielsweise übliche Mischverfahren mit Hilfe eines Kneters, kontinuierlich oder diskontinuierlich, oder einem Extruder wie beispielsweise einem Processing aids, stabilizers, compatibilizers or pigments. Suitable processes are, for example, conventional mixing processes using a kneader, continuously or batchwise, or an extruder such as, for example
gleichläufigen Doppelschneckenextruder. co-rotating twin screw extruder.
Im Falle von Verträglichkeitsvermittlern oder Hilfsstoffen wie zum Beispiel Stabilisatoren können diese auch bei der Herstellung der Komponenten in diese bereits eingearbeitet werden. In the case of compatibilizers or auxiliaries such as stabilizers, these can already be incorporated into the components during the manufacture.
Üblicherweise werden die einzelnen Komponenten vor dem Mischverfahren Usually the individual components are mixed before the mixing process
zusammengegeben oder in den Apparat der das Mischen übernimmt eindosiert. Im Falle eines Extruders werden die Komponenten alle in den Einzug dosiert und gemeinsam in den Extruder gefördert oder einzelne Komponenten über eine Seitendosierung zugegeben. put together or dosed into the apparatus that takes over the mixing. In the case of an extruder, the components are all metered into the feed and conveyed together into the extruder, or individual components are added via a side metering.
Die Verarbeitung erfolgt bei einer Temperatur bei welcher die Komponenten in einem plastifizierten Zustand vorliegen. Die Temperatur hängt von den Erweichungs- bzw. Processing takes place at a temperature at which the components are in a plasticized state. The temperature depends on the softening or
Schmelzbereichen der Komponenten ab, muss jedoch unterhalb der Zersetzungstemperatur jeder Komponente liegen. Additive wie Pigmente oder Füllstoffe oder weitere der oben genannten üblichen Hilfsstoffe werden nicht mit aufgeschmolzen, sondern im festen Zustand eingearbeitet. Melting ranges of the components, but must be below the decomposition temperature of each component. Additives such as pigments or fillers or other of the above-mentioned customary auxiliaries are not melted in, but are incorporated in the solid state.
Hierbei sind weitere Ausführungsformen nach gängigen Methoden möglich, wobei die bei der Herstellung der Ausgangsmaterialien verwendeten Prozesse mit in die Herstellung direkt einbezogen werden können. So wäre es z.B. möglich im Falle des Bandverfahrens, direkt am Ende des Bandes, bei dem das Material in einen Extruder eingespeist wird, um Linsengranulat zu erhalten, das das Styrolpolymerisat, den Zähmodifizierer sowie Füllstoffe oder Farbstoffe einzubringen. In this case, further embodiments are possible using conventional methods, the processes used in the production of the starting materials being able to be directly incorporated into the production. So it would be e.g. possible in the case of the belt process, directly at the end of the belt, in which the material is fed into an extruder in order to obtain lens granules, which incorporate the styrene polymer, the toughness modifier and fillers or dyes.
In diesem Schritt können einige der oben genannten üblichen Hilfsstoffe der Mischung hinzugefügt werden. In this step, some of the usual excipients mentioned above can be added to the mixture.
Die erfindungsgemäßen geschäumten Granulate weisen in der Regel eine Schüttdichte von 50 g/l bis 200 g/l, bevorzugt 60 g/l bis 180 g/l, besonders bevorzugt 80 g/l bis 150 g/l. Die The foamed granules according to the invention generally have a bulk density of 50 g / l to 200 g / l, preferably 60 g / l to 180 g / l, particularly preferably 80 g / l to 150 g / l. The
Schüttdichte wird analog der DIN ISO 697 gemessen, wobei bei der Bestimmung der obigen Werte im Unterschied zur Norm anstelle eines Gefäßes mit 0,5 I Volumen ein Gefäß mit 10 I Volumen verwendet wird, da speziell bei den Schaumpartikeln mit niedriger Dichte und großer Masse eine Messung mit nur 0,5 I Volumen zu ungenau ist. Bulk density is measured analogously to DIN ISO 697, whereby when determining the above values, in contrast to the norm, a 10 I volume vessel is used instead of a 0.5 I volume vessel, since a particularly low density, high mass foam particle Measurement with only 0.5 I volume is too imprecise.
Wie oben ausgeführt, liegt der Durchmesser der geschäumten Granulate zwischen 0,5 bis 30; bevorzugt 1 bis 15 und insbesondere zwischen 3 bis 12 mm. Bei nicht kugelförmigen, z.B. länglichen oder Zylinder förmigen geschäumten Granulaten ist mit Durchmesser die längste Abmessung gemeint. As stated above, the diameter of the foamed granules is between 0.5 to 30; preferably 1 to 15 and in particular between 3 to 12 mm. In the case of non-spherical, e.g. elongated or cylinder-shaped foamed granules means the longest dimension by diameter.
Die Herstellung der geschäumten Granulate kann nach den gängigen im Stand der Technik bekannten Verfahren erfolgen durch (i) Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung (Z); The foamed granules can be produced by the customary methods known in the prior art (i) providing a composition (Z) according to the invention;
(ii) Imprägnierung der Zusammensetzung mit einem Treibmittel unter Druck; (ii) impregnating the composition with a blowing agent under pressure;
(iii) Expandieren der Zusammensetzung mittels Druckabfall. (iii) expanding the composition by means of pressure drop.
Die Treibmittelmenge beträgt bevorzugt 0,1 bis 40, insbesondere 0,5 bis 35 und besonders bevorzugt 1 bis 30 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile der eingesetzten Menge der Zusammensetzung (Z). The amount of blowing agent is preferably 0.1 to 40, in particular 0.5 to 35 and particularly preferably 1 to 30 parts by weight, based on 100 parts by weight of the amount of composition (Z) used.
Eine Ausführungsform des oben genannten Verfahrens umfasst An embodiment of the above method comprises
(i) Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung (Z) in Form eines Granulates; (i) providing a composition (Z) according to the invention in the form of granules;
(ii) Imprägnierung des Granulates mit einem Treibmittel unter Druck; (ii) impregnation of the granules with a blowing agent under pressure;
(iii) Expandieren des Granulates mittels Druckabfall. (iii) expanding the granules by means of a drop in pressure.
Eine weitere Ausführungsform des oben genannten Verfahrens umfasst einen weiteren Schritt:Another embodiment of the above-mentioned method comprises a further step:
(i) Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung (Z) in Form eines Granulates;(i) providing a composition (Z) according to the invention in the form of granules;
(ii) Imprägnierung des Granulates mit einem Treibmittel unter Druck; (ii) impregnation of the granules with a blowing agent under pressure;
(iii-a) Reduzierung des Drucks auf Normaldruck ohne das Granulat aufzuschäumen, ggf. (iii-a) reducing the pressure to normal pressure without foaming the granules, if necessary
durch vorherige Reduzierung der Temperatur by reducing the temperature beforehand
(iii-b) Schäumen des Granulates durch eine Temperaturerhöhung. (iii-b) foaming of the granules by increasing the temperature.
Bevorzugt weist das nicht expandierte Granulat hierbei einen durchschnittlichen minimalen Durchmesser von 0,2 - 10 mm auf (bestimmt über 3D Evaluierung des Granulates, z.B. über dynamic image analysis mit der Verwendung einer optischen Messapparatur mit Namen PartAn 3D von Microtrac). The non-expanded granulate preferably has an average minimum diameter of 0.2-10 mm (determined via 3D evaluation of the granulate, e.g. via dynamic image analysis using an optical measuring device called PartAn 3D from Microtrac).
Die einzelnen Granulate haben in der Regel eine mittlere Masse im Bereich von 0,1 bis 50 mg, bevorzugt im Bereich von 4 bis 40 mg und besonders bevorzugt im Bereich von 7 bis 32 mg. Diese mittlere Masse der Granulate (Partikelgewicht) wird als arithmetisches Mittel durch 3- maliges Wiegen von jeweils 10 Granulatpartikeln bestimmt. The individual granules generally have an average mass in the range from 0.1 to 50 mg, preferably in the range from 4 to 40 mg and particularly preferably in the range from 7 to 32 mg. This average mass of the granules (particle weight) is determined as an arithmetic mean by weighing 3 granulate particles three times.
Eine Ausführungsform des oben genannten Verfahrens umfasst die Imprägnierung des An embodiment of the above-mentioned method comprises the impregnation of the
Granulates mit einem Treibmittel unter Druck und anschließende Expansion des Granulates in Schritt (I) und (II): Granules with a blowing agent under pressure and subsequent expansion of the granules in steps (I) and (II):
(I) Imprägnierung des Granulates in Gegenwart eines Treibmittels unter Druck bei erhöhten Temperaturen in einem geeigneten, geschlossenen Reaktionsgefäß (z.B. Autoklaven)(I) Impregnation of the granules in the presence of a blowing agent under pressure at elevated temperatures in a suitable, closed reaction vessel (e.g. autoclave)
(II) schlagartiges Entspannen ohne Abkühlung (II) sudden relaxation without cooling
H ierbei kann die Imprägnierung in Schritt (I) in Gegenwart in Gegenwart von Wasser sowie optional Suspensionshilfsmitteln erfolgen oder nur in Anwesenheit des Treibmittels und The impregnation in step (I) can take place in the presence of water and optionally suspension auxiliaries or only in the presence of the blowing agent and
Abwesenheit von Wasser. Geeignete Suspensionshilfsmittel sind z.B. wasserunlösliche anorganische Stabilisatoren, wie Tricalciumphosphat, Magnesiumpyrophosphat, Metallcarbonate; ferner Polyvinylalkohol und Tenside, wie Natriumdodecylarylsulfonat. Sie werden üblicherweise in Mengen von 0,05 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die erfindungsgemäße Zusammensetzung, verwendet. Absence of water. Suitable suspension auxiliaries are, for example, water-insoluble inorganic stabilizers, such as tricalcium phosphate, magnesium pyrophosphate, metal carbonates; also polyvinyl alcohol and surfactants, such as sodium dodecylaryl sulfonate. They are usually used in amounts of 0.05 to 10% by weight, based on the composition according to the invention.
Die Imprägniertemperaturen liegen in Abhängigkeit von dem gewählten Druck im Bereich von 100°C-200°C, wobei der Druck in dem Reaktionsgefäß zwischen 2- 150 bar, bevorzugt zwischen 5 und 100 bar, besonders bevorzugt zwischen 20 und 60 bar beträgt, die Depending on the pressure selected, the impregnation temperatures are in the range from 100 ° C. to 200 ° C., the pressure in the reaction vessel being between 2-150 bar, preferably between 5 and 100 bar, particularly preferably between 20 and 60 bar
Imprägnierdauer betragt im allgemeinen 0,5 bis 10 Stunden. Impregnation time is generally 0.5 to 10 hours.
Die Durchführung des Verfahrens in Suspension ist dem Fachmann bekannt und z.B. The implementation of the process in suspension is known to the person skilled in the art and e.g.
ausführlich in der W02007/082838 beschrieben. described in detail in W02007 / 082838.
Bei der Durchführung des Verfahrens in Abwesenheit des Treibmittels ist darauf zu achten, dass die Aggregation des Polymergranulates vermieden wird. When carrying out the process in the absence of the blowing agent, care must be taken to avoid aggregation of the polymer granules.
Geeignete Treibmittel für die Durchführung des Verfahrens in einem geeigneten geschlossenen Reaktionsgefäß sind z.B. organische Flüssigkeiten und Gase, die bei den Suitable blowing agents for carrying out the process in a suitable closed reaction vessel are e.g. organic liquids and gases used in the
Verarbeitungsbedingungen in einem gasförmigen Zustand vorliegen, wie Kohlenwasserstoffe oder anorganische Gase oder Gemische aus organischen Flüssigkeiten bzw. Gasen und anorganischen Gasen, wobei diese ebenfalls kombiniert werden können. Processing conditions are in a gaseous state, such as hydrocarbons or inorganic gases or mixtures of organic liquids or gases and inorganic gases, which can also be combined.
Geeignete Kohlenwasserstoffe sind beispielsweise halogenierte oder nicht halogenierte, gesättigte oder ungesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffe, vorzugsweise nicht halogenierte, gesättigte oder ungesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffe. Suitable hydrocarbons are, for example, halogenated or non-halogenated, saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbons, preferably non-halogenated, saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbons.
Bevorzugte organische Treibmittel sind gesättigte, aliphatische Kohlenwasserstoffe, insbesondere solche mit 3 bis 8 C-Atomen wie beispielsweise Butan oder Pentan. Preferred organic blowing agents are saturated, aliphatic hydrocarbons, in particular those with 3 to 8 carbon atoms, such as butane or pentane.
Geeignete anorganische Gase sind Stickstoff, Luft, Ammoniak oder Kohlendioxid, vorzugsweise Stickstoff oder Kohlendioxid oder Mischungen aus den vorstehend genannten Gasen. Suitable inorganic gases are nitrogen, air, ammonia or carbon dioxide, preferably nitrogen or carbon dioxide or mixtures of the above-mentioned gases.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Imprägnierung des Granulates mit einem Treibmittel unter Druck Verfahren und anschließende Expansion des Granulates in Schritt (a) und (ß): In a further embodiment, the impregnation of the granules with a blowing agent under pressure comprises the process and subsequent expansion of the granules in steps (a) and (ß):
(a) Imprägnierung des Granulates in Gegenwart eines Treibmittels unter Druck bei erhöhten Temperaturen in einem Extruder (a) Impregnation of the granules in the presence of a blowing agent under pressure at elevated temperatures in an extruder
(ß) Granulierung der aus dem Extruder austretenden Masse unter Bedingungen, die (ß) granulation of the mass emerging from the extruder under conditions that
unkontrolliertes Aufschäumen verhindern. Prevent uncontrolled foaming.
Geeignete Treibmittel in dieser Verfahrensvariante sind flüchtige organische Verbindungen mit einem Siedepunkt bei Normaldruck 1013 mbar von -25°C bis 150°C, insbesondere -10°C bis 125°C. Gut geeignet sind Kohlenwasserstoffe (bevorzugt halogenfrei), insbesondere C4-10- Alkane, beispielsweise die Isomere des Butans, Pentans, Hexans, Heptans und Octans, besonders bevorzugt iso-Butan. Weitere mögliche Treibmittel sind außerdem sterisch anspruchsvollere Verbindungen wie Alkohole, Ketone, Ester, Ether und organische Carbonate Suitable blowing agents in this process variant are volatile organic compounds with a boiling point at normal pressure of 1013 mbar from -25 ° C to 150 ° C, in particular -10 ° C to 125 ° C. Hydrocarbons (preferably halogen-free) are particularly suitable, especially C4-10- Alkanes, for example the isomers of butane, pentane, hexane, heptane and octane, particularly preferably isobutane. Other possible blowing agents are more sterically demanding compounds such as alcohols, ketones, esters, ethers and organic carbonates
Hierbei wird die Zusammensetzung im Schritt (ii) in einem Extruder unter Aufschmelzen mit dem Treibmittel unter Druck vermischt, welches dem Extruder zugeführt wird. Die Here, the composition in step (ii) is mixed in an extruder while melting with the blowing agent under pressure, which is fed to the extruder. The
treibmittelhaltige Mischung wird unter Druck, vorzugsweise mit moderat kontrolliertem blowing agent mixture is under pressure, preferably with a moderately controlled
Gegendruck (z.B. Unterwassergranulierung) ausgepresst und granuliert. Hierbei schäumt der Schmelzstrang auf und man erhält durch Granulierung die geschäumten Granulate. Back pressure (e.g. underwater pelletizing) pressed and granulated. Here, the melt strand foams and the foamed granules are obtained by granulation.
Die Durchführung des Verfahrens via Extrusion ist dem Fachmann bekannt und z.B. ausführlich in der W02007/082838 sowie der WO 2013/153190 A1 beschrieben. The implementation of the process via extrusion is known to the person skilled in the art and e.g. described in detail in W02007 / 082838 and WO 2013/153190 A1.
Als Extruder kommen alle üblichen Schneckenmaschinen in Betracht, insbesondere All conventional screw machines can be considered as extruders, in particular
Einschnecken- und Doppelschneckenextruder (z.B. Typ ZSK von Fa. Werner & Pfleiderer), Co- Kneter, Kombiplast-Maschinen, MPC-Knetmischer, FCM-Mischer, KEX-Knetschneckenextruder und Scherwalzenextruder, wie sie z.B. in Saechtling (Hg.), Kunststoff-Taschenbuch, 27. Single-screw and twin-screw extruders (e.g. type ZSK from Werner & Pfleiderer), co-kneaders, Kombiplast machines, MPC kneading mixers, FCM mixers, KEX kneading screw extruders and shear roller extruders, such as those e.g. in Saechtling (ed.), plastic paperback, 27.
Auflage, Hanser-Verlag München 1998, Kap. 3.2.1 und 3.2.4, beschrieben sind. Der Extruder wird üblicherweise bei einer Temperatur betrieben, bei der die Zusammensetzung (Z1) als Schmelze vorliegt, beispielsweise bei 120°C bis 250°C, insbesondere 150 bis 210°C und einem Druck nach der Zugabe des Treibmittels von 40 bis 200 bar, bevorzugt 60 bis 150 bar, besonders bevorzugt 80 bis 120 bar um eine Homogenisierung des Treibmittels mit der Schmelze zu gewährleisten. Edition, Hanser-Verlag Munich 1998, chap. 3.2.1 and 3.2.4. The extruder is usually operated at a temperature at which the composition (Z1) is in the form of a melt, for example at 120 ° C. to 250 ° C., in particular 150 to 210 ° C. and a pressure after the blowing agent has been added of 40 to 200 bar, preferably 60 to 150 bar, particularly preferably 80 to 120 bar in order to ensure homogenization of the blowing agent with the melt.
Hierbei kann die Durchführung in einem Extruder oder einer Anordnung aus einem oder mehreren Extrudern erfolgen. So können beispielsweise in einem ersten Extruder die This can be carried out in an extruder or an arrangement of one or more extruders. For example, in a first extruder
Komponenten aufgeschmolzen und geblendet werden sowie ein Treibmittel injiziert werden. Im zweiten Extruder wird die imprägnierte Schmelze homogenisiert und die Temperatur und oder der Druck eingestellt. Werden beispielsweise drei Extruder miteinander kombiniert, kann ebenfalls das vermischen der Komponenten sowie die Injizierung des Treibmittels auf zwei unterschiedliche Verfahrensteile aufgeteilt werden. Wird wie bevorzugt nur ein Extruder verwendet, so werden alle Prozessschritte, aufschmelzen, vermischen, Injektion des Components are melted and blinded, and a blowing agent is injected. In the second extruder, the impregnated melt is homogenized and the temperature and or the pressure are adjusted. If, for example, three extruders are combined with one another, the mixing of the components and the injection of the blowing agent can also be divided into two different process parts. If, as is preferred, only one extruder is used, all process steps, melting, mixing, injection of the
Treibmittels, Homogenisierung und Einstellen der Temperatur und oder des Drucks in einem Extruder durchgeführt. Blowing agent, homogenization and adjusting the temperature and or the pressure carried out in an extruder.
Alternativ kann nach den in WO 2014/150122 oder WO 2014/150124 A1 beschriebenen Methoden aus dem Granulat direkt der entsprechende, ggf. sogar schon gefärbte geschäumte Granulate dadurch hergestellt werden, dass das entsprechende Granulat mit einer Alternatively, according to the methods described in WO 2014/150122 or WO 2014/150124 A1, the corresponding, possibly even already colored, foamed granules can be produced directly from the granules in that the corresponding granules are coated with a
superkritischen Flüssigkeit durchtränkt wird, aus der superkritische Flüssigkeit entfernt wird gefolgt von supercritical fluid is soaked, is removed from the supercritical fluid followed by
(i‘) Eintauchen des Artikels in einem erhitzten Fluidum oder (i ’) immersing the article in a heated fluid or
(ii‘) Bestrahlen des Artikels mit energetischer Strahlung (z.B. Infrarot- oder (ii ‘) irradiating the article with energetic radiation (e.g. infrared or
Mikrowellenbestrahlung). Geeignete superkritische Flüssigkeiten sind z.B. die in der W02014150122 oder beschrieben, z.B. Kohlendioxid, Stickstoffdioxid, Ethan, Ethylen, Sauerstoff oder Stickstoff vorzugsweise Kohlendioxid oder Stickstoff. Microwave radiation). Suitable supercritical liquids are, for example, those described in WO2014150122 or, for example carbon dioxide, nitrogen dioxide, ethane, ethylene, oxygen or nitrogen, preferably carbon dioxide or nitrogen.
Die superkritische Flüssigkeit kann hierbei auch eine polare Flüssigkeit mit einem Flildebrand- Löslichkeitsparameter gleich oder größer als 9 MPa-1/2 enthalten. The supercritical liquid can also contain a polar liquid with a Flildebrand solubility parameter equal to or greater than 9 MPa-1/2.
Hierbei kann das superkritische Fluidum oder das erhitzte Fluidum auch einen Farbstoff enthalten, wodurch ein gefärbter, geschäumter Artikel erhalten wird. Here, the supercritical fluid or the heated fluid may also contain a dye, whereby a colored, foamed article is obtained.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Formkörper hergestellt aus den erfindungsgemäßen geschäumten Granulaten. Another object of the present invention is a molded article produced from the foamed granules according to the invention.
Die Fierstellung der entsprechenden Formkörper kann nach dem Fachmann bekannten The fixing position of the corresponding shaped bodies can be known according to the person skilled in the art
Methoden erfolgen. Methods are done.
Ein hierbei bevorzugtes Verfahren zur Fierstellung eines Schaumstoffformteils umfasst die folgenden Schritte: A preferred method for locating a foam molded part comprises the following steps:
(A) Einbringen der erfindungsgemäßen geschäumten Granulate in einer entsprechenden Form, (A) introducing the foamed granules according to the invention in an appropriate form,
(B) Fusionierung der erfindungsgemäßen geschäumten Granulate aus Schritt (i). (B) Fusion of the foamed granules according to the invention from step (i).
Die Fusionierung in Schritt (B) erfolgt vorzugsweise in einer geschlossenen Form, wobei die Fusionierung durch Wasserdampf, Fleißluft (wie z.B. in der EP1979401 B1 beschrieben) oder energetische Strahlung (Mikrowellen oder Radiowellen) erfolgen kann. The fusion in step (B) is preferably carried out in a closed form, the fusion being able to take place by means of water vapor, industrial air (as described for example in EP1979401 B1) or energetic radiation (microwaves or radio waves).
Die Temperatur bei dem Fusionieren des geschäumten Granulats liegt bevorzugt unterhalb oder nahe an der Schmelztemperatur des Polymers aus dem der Partikelschaum hergestellt wurde. Für die gängigen Polymere liegt demnach die Temperatur zur Fusionierung des geschäumten Granulats zwischen 100°C und 180°C, bevorzugt zwischen 120 und 150 °C. The temperature at which the foamed granules are fused is preferably below or close to the melting temperature of the polymer from which the particle foam was produced. For the common polymers, the temperature for fusing the foamed granules is between 100 ° C and 180 ° C, preferably between 120 and 150 ° C.
H ierbei können Temperaturprofile / Verweilzeiten individuell ermittelt werden, z.B. in Analogie zu den in der US20150337102 oder EP2872309B1 beschriebenen Verfahren. Here, temperature profiles / dwell times can be determined individually, e.g. in analogy to the methods described in US20150337102 or EP2872309B1.
Die Verschweißung über energetische Strahlung erfolgt im Allgemeinen im Frequenzbereich von Mikrowellen oder Radiowellen, ggf. in Gegenwart von Wasser oder anderen polaren Flüssigkeiten, wie z.B. polare Gruppen aufweisende, mikrowellenabsorbierende The welding via energetic radiation generally takes place in the frequency range of microwaves or radio waves, possibly in the presence of water or other polar liquids, such as e.g. microwave-absorbing polar groups
Kohlenwasserstoffe (wie z.B. Ester von Carbonsäuren und Diolen oder Triolen oder Glycole und flüssige Polyethylenegklycole) und kann in Analogie zu den in der EP3053732A oder Hydrocarbons (such as esters of carboxylic acids and diols or triols or glycols and liquid polyethylene glycols) and can be analogous to those in EP3053732A or
W016146537 beschriebenen Verfahren erfolgen. Wie oben ausgeführt, kann das geschäumte Granulat auch Farbstoffe enthalten. Hierbei kann die Zugabe von Farbstoffen über verschiedene Wege erfolgen. W016146537 described procedures take place. As stated above, the foamed granules can also contain dyes. Dyes can be added in various ways.
In einer Ausführungsform können die hergestellten geschäumten Granulate nach Herstellung gefärbt werden. Hierbei werden die entsprechenden geschäumten Granulate mit einer einen Farbstoff enthaltenen Trägerflüssigkeit kontaktiert, wobei die Trägerflüssigkeit (TF) eine Polarität aufweist, die geeignet ist, dass eine Sorption der Trägerflüssigkeit in das geschäumte Granulat erfolgt. Die Durchführung kann in Analogie zu den in der EP Anmeldung mit der Anmeldenummer 17198591.4 beschriebenen Methoden erfolgen. In one embodiment, the foamed granules produced can be colored after production. Here, the corresponding foamed granules are contacted with a carrier liquid containing a dye, the carrier liquid (TF) having a polarity that is suitable for sorption of the carrier liquid into the foamed granulate. This can be carried out in analogy to the methods described in the EP application with the application number 17198591.4.
Geeignete Farbstoffe sind zum Beispiel anorganische oder organische Pigmente. Geeignete natürliche oder synthetische anorganische Pigmente sind zum Beispiel Ruß, Graphit, Suitable dyes are, for example, inorganic or organic pigments. Suitable natural or synthetic inorganic pigments are, for example, carbon black, graphite,
Titanoxide, Eisenoxide, Zirkonoxide, Kobaltoxidverbindungen, Chromoxidverbindungen, Kupferoxidverbindungen. Geeignete organischen Pigmente sind zum Beispiel Azopigmente und polycyclische Pigmente. Titanium oxides, iron oxides, zirconium oxides, cobalt oxide compounds, chromium oxide compounds, copper oxide compounds. Suitable organic pigments are, for example, azo pigments and polycyclic pigments.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Farbe bei der Herstellung des geschäumten Granulats zugegeben werden. Beispielsweise kann der Farbstoff bei der Herstellung des geschäumten Granulats über Extrusion in den Extruder hinzugefügt werden. In a further embodiment, the color can be added during the production of the foamed granulate. For example, the dye can be added to the extruder in the production of the foamed granules by extrusion.
Alternativ kann bereits gefärbtes Material als Ausgangsmaterial für die Herstellung des geschäumten Granulats verwendet werden, welches extrudiert oder - im geschlossenen Gefäß nach den oben genannten Verfahren expandiert wird. Alternatively, already colored material can be used as the starting material for the production of the foamed granulate, which is extruded or - expanded in a closed vessel according to the above-mentioned methods.
Weiterhin kann bei dem in der W02014150122 beschriebenen Verfahren die superkritische Flüssigkeit oder die erhitzte Flüssigkeit einen Farbstoff enthalten. Furthermore, in the process described in WO2014150122, the supercritical liquid or the heated liquid can contain a dye.
Wie oben ausgeführt, haben die erfindungsgemäßen Formteile vorteilhafte Eigenschaften für die oben genannten Anwendungen im Schuh bzw. Sportschuhbereich Bedarf. As stated above, the molded parts according to the invention have advantageous properties for the above-mentioned applications in the shoe or sports shoe sector.
Hierbei sind die Zug- und Kompressionseigenschaften der aus den geschäumten Granulaten hergestellten Formkörper dadurch gekennzeichnet, dass die Zugfestigkeit oberhalb 600 kPa liegt (DIN EN ISO 1798, April 2008), die Reißdehnung oberhalb von 100 % liegt (DIN EN ISO 1798, April 2008) und die Druckspannung oberhalb von 15 kPa bei 10 % Stauchung liegt (analog DIN EN ISO 844, November 2014; die Abweichung zur Norm liegt in der Höhe der Probe mit 20 mm anstatt von 50 mm und somit der Anpassung der Prüfgeschwindigkeit auf 2 mm/min). The tensile and compression properties of the molded articles produced from the foamed granules are characterized in that the tensile strength is above 600 kPa (DIN EN ISO 1798, April 2008) and the elongation at break is above 100% (DIN EN ISO 1798, April 2008) and the compressive stress is above 15 kPa at 10% compression (analogous to DIN EN ISO 844, November 2014; the deviation from the norm lies in the height of the sample with 20 mm instead of 50 mm and thus the adjustment of the test speed to 2 mm / min ).
Die Rückprallelastizität der aus den geschäumten Granulaten hergestellten Formkörper liegt oberhalb von 55 % (analog DIN 53512, April 2000; die Abweichung zur Norm ist die The resilience of the molded articles made from the foamed granules is above 55% (analogous to DIN 53512, April 2000; the deviation from the norm is
Prüfkörperhöhe welche 12 mm betragen sollte, bei diesem Test jedoch mit 20 mm durchgeführt wird um ein„durchschlagen“ der Probe und ein Messen des Untergrunds zu vermeiden). Wie oben ausgeführt, stehen Dichte und Kompressionseigenschaften der hergestellten Test specimen height which should be 12 mm, but is carried out with 20 mm in this test in order to avoid "strikethrough" the sample and measuring the substrate). As stated above, the density and compression properties of the manufactured ones
Formkörper in einem Zusammenhang. Vorteilhaft liegt die Dichte der hergestellten Formteile zwischen 75 bis 375 kg/m3, vorzugsweise zwischen 100 bis 300 kg/m3, besonders bevorzugt zwischen 150 bis 200 kg/m3 (DIN EN ISO 845, Oktober 2009). Shaped bodies in a context. The density of the molded parts produced is advantageously between 75 to 375 kg / m 3 , preferably between 100 to 300 kg / m 3 , particularly preferably between 150 to 200 kg / m 3 (DIN EN ISO 845, October 2009).
Das Verhältnis der Dichte des Formteils zu der Schüttdichte der erfindungsgemäßen The ratio of the density of the molded part to the bulk density of the invention
geschäumten Granulate beträgt dabei im Allgemeinen zwischen 1 ,5 und 2,5, bevorzugt bei 1 ,8 bis 2,0. foamed granules are generally between 1.5 and 2.5, preferably between 1.8 and 2.0.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin die Verwendung eines erfindungsgemäßen The invention further relates to the use of an inventive
geschäumten Granulat für die Fierstellung eines Formkörpers für Schuhzwischensohlen, Schuheinlegesohlen, Schuhkombisohlen, Fahrradsätteln, Fahrradreifen, Dämpfungselementen, Polsterungen, Matratzen, Unterlagen, Griffen, Schutzfolien, in Bauteilen im Automobilinnen- und -außenbereich, in Bällen und Sportgeräten oder als Bodenbelag, insbesondere für Sportflächen, Leichtathletiklauf-bahnen, Sporthallen, Kinderspielplätze und Gehwegen. foamed granulate for the production of a molded article for shoe midsoles, shoe insoles, shoe combination soles, bicycle saddles, bicycle tires, damping elements, upholstery, mattresses, underlays, handles, protective films, in components in the interior and exterior of automobiles, in balls and sports equipment or as flooring, in particular for sports surfaces , Track and field tracks, sports halls, children's playgrounds and sidewalks.
Bevorzugt ist die Verwendung eines erfindungsgemäßen geschäumten Granulats für die Fierstellung eines Formkörpers für Schuhzwischensohlen, Schuheinlegesohlen, Preference is given to using a foamed granulate according to the invention for providing a molded article for midsoles, insoles for shoes,
Schuhkombisohlen oder Polsterelement für Schuhe. Shoe soles or cushion elements for shoes.
FH ierbei ist der Schuh vorzugsweise ein Straßenschuh, Sportschuh, Sandalen, Stiefel oder Sicherheitsschuh, besonders bevorzugt ein Sportschuh. FH here the shoe is preferably a street shoe, sports shoe, sandals, boots or safety shoe, particularly preferably a sports shoe.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demnach auch ein Formkörper, wobei der Formkörper eine Schuhkombisohle für Schuhe ist, vorzugsweise für Straßenschuhe, The present invention accordingly also relates to a molded body, the molded body being a shoe combination sole for shoes, preferably for street shoes,
Sportschuhe, Sandalen, Stiefel oder Sicherheitsschuhe, besonders bevorzugt Sportschuhe. Sports shoes, sandals, boots or safety shoes, particularly preferred sports shoes.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demnach auch ein Formkörper, wobei der Formkörper eine Zwischensohle für Schuhe ist, vorzugsweise für Straßenschuhe, Sportschuhe, Sandalen, Stiefel oder Sicherheitsschuhe, besonders bevorzugt Sportschuhe. The present invention accordingly also relates to a molded article, the molded article being an midsole for shoes, preferably for street shoes, sports shoes, sandals, boots or safety shoes, particularly preferably sports shoes.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demnach auch ein Formkörper, wobei der Formkörper ein Einleger für Schuhe ist, vorzugsweise für Straßenschuhe, Sportschuhe, Sandalen, Stiefel oder Sicherheitsschuhe, besonders bevorzugt Sportschuhe. The present invention accordingly also relates to a molded article, the molded article being an insert for shoes, preferably for street shoes, sports shoes, sandals, boots or safety shoes, particularly preferably sports shoes.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demnach auch ein Formkörper, wobei der Formkörper ein Polsterelement für Schuhe ist, vorzugsweise für Straßenschuhe, Sportschuhe, Sandalen, Stiefel oder Sicherheitsschuhe, besonders bevorzugt Sportschuhe. The present invention accordingly also relates to a molded article, the molded article being a cushioning element for shoes, preferably for street shoes, sports shoes, sandals, boots or safety shoes, particularly preferably sports shoes.
FH ierbei kann das Polsterelement z.B. im Fersenbereich oder Vorderfußbereich verwendet werden. FH here the padding element can e.g. be used in the heel area or forefoot area.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher auch ein Schuh, in dem der erfindungsgemäße Formkörper als Mittelsohle, Zwischensohle oder Polsterung im z.B. Fersenbereich, Vorderfußbereich verwendet wird, wobei der Schuh vorzugsweise ein Another object of the present invention is therefore also a shoe in which the molded body according to the invention as a midsole, midsole or cushioning in, for example Heel area, forefoot area is used, the shoe preferably a
Straßenschuh, Sportschuh, Sandale, Stiefel oder Sicherheitsschuh ist, besonders bevorzugt ein Sportschuh ist. Street shoe, sports shoe, sandal, boots or safety shoe, a sports shoe is particularly preferred.
Die vorliegende Erfindung betrifft gemäß einem weiteren Aspekt auch ein geschäumtes Granulat, erhalten oder erhältlich gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren. In another aspect, the present invention also relates to foamed granules obtained or obtainable by a process according to the invention.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Blockcopolymere weisen üblicherweise eine Hartphase aus aromatischen Polyester und eine Weichphasen auf. Die erfindungsgemäß eingesetzten Blockcopolymere weisen aufgrund ihrer vorgegebenen Blockstruktur, die sich aus dem Aufbau aus an sich schon polymeren und somit langkettigen Molekülen wie einem Polytetrahydrofuran- und einem Polybutylenterephthalat-Baustein ergibt, eine gut Phasentrennung zwischen elastischer Weichphase und steifer Hartphase auf. Diese gute Phasentrennung äußert sich in einer Eigenschaft, die als hohe ,Schnappigkeit‘ bezeichnet wird, aber mit physikalischen Methoden nur sehr schwer charakterisiert werden kann und zu besonders vorteilhaften The block copolymers used according to the invention usually have a hard phase made of aromatic polyester and a soft phase. The block copolymers used according to the invention have a good phase separation between the elastic soft phase and the rigid hard phase due to their predetermined block structure, which results from the structure of inherently polymeric and thus long-chain molecules such as a polytetrahydrofuran and a polybutylene terephthalate building block. This good phase separation manifests itself in a property which is referred to as high, snappiness, but which is very difficult to characterize with physical methods and which is particularly advantageous
Eigenschaften der erfindungsgemäßen geschäumten Granulate führt. Properties of the foamed granules according to the invention leads.
Aufgrund der guten mechanischen Eigenschaften und des guten Temperaturverhaltens sind die erfindungsgemäßen Polymerschäume insbesondere zur Herstellung von Formkörpern geeignet. Formkörper können aus den erfindungsgemäßen geschäumten Granulaten beispielsweise durch Verschweißen oder Verkleben hergestellt werden. Because of the good mechanical properties and the good temperature behavior, the polymer foams according to the invention are particularly suitable for the production of moldings. Moldings can be produced from the foamed granules according to the invention, for example by welding or gluing.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung auch die Verwendung eines erfindungsgemäßen geschäumten Granulats oder eines geschäumten Granulats, erhalten oder erhältlich nach einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Formkörpern. Gemäß einer weiteren Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung gemäß auch die Verwendung eines erfindungsgemäßen geschäumten Granulats oder eines geschäumten Granulats, erhalten oder erhältlich nach einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Formkörpern, wobei die Herstellung des Formkörpers mittels Verschweißen oder Verkleben der Partikel miteinander erfolgt. According to a further aspect, the present invention also relates to the use of a foamed granulate according to the invention or of a foamed granulate obtained or obtainable by a process according to the invention for the production of moldings. According to a further embodiment, the present invention also relates to the use of a foamed granulate according to the invention or of a foamed granulate obtained or obtainable by a process according to the invention for the production of molded articles, the molded article being produced by welding or gluing the particles together.
Die erfindungsgemäß erhaltenen Formkörper eignen sich beispielsweise für die Herstellung von Schuhsohle, Teilen einer Schuhsohle, Fahrradsatteln, Polsterung, Matratzen, Unterlagen, Griffen, Schutzfolien, Bauteilen im Automobilinnen- und -außenbereich, in Bällen und The moldings obtained according to the invention are suitable, for example, for the production of shoe soles, parts of a shoe sole, bicycle saddles, upholstery, mattresses, underlays, handles, protective films, components in the interior and exterior of automobiles, in balls and
Sportgeräten oder als Bodenbelag und Wandverkleidung, insbesondere für Sportflächen, Leichtathletiklaufbahnen, Sporthallen, Kinderspielplätzen und Gehwegen. Sports equipment or as flooring and wall cladding, in particular for sports areas, athletic tracks, sports halls, children's playgrounds and sidewalks.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung gemäß auch die Verwendung eines erfindungsgemäßen geschäumten Granulats oder eines geschäumten Granulats, erhalten oder erhältlich nach einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Formkörpern, wobei der Formkörper eine Schuhsohle, ein Teil einer Schuhsohle, ein Fahrradsattel, eine Polsterung, eine Matratze, Unterlage, Griff, Schutzfolie, ein Bauteil im Automobilinnen- und -außenbereich ist. According to a further embodiment, the present invention also relates to the use of a foamed granulate according to the invention or of a foamed granulate obtained or obtainable by a method according to the invention for the production of molded articles, the molded article being a shoe sole, part of a shoe sole Bicycle saddle, an upholstery, a mattress, pad, handle, protective film, a component in the automotive interior and exterior.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung auch die Verwendung der erfindungsgemäßen geschäumten Granulate oder geschäumten Partikeln in Bällen und Sportgeräten oder als Bodenbelag und Wandverkleidung, insbesondere für Sportflächen, Leichtathletiklaufbahnen, Sporthallen, Kinderspielplätzen und Gehwegen. According to a further aspect, the present invention also relates to the use of the foamed granules or foamed particles according to the invention in balls and sports equipment or as flooring and wall covering, in particular for sports areas, athletic tracks, sports halls, children's playgrounds and walkways.
Die vorliegende Erfindung betrifft gemäß einem weiteren Aspekt auch ein Hybridmaterial, enthaltend eine Matrix aus einem Polymer (PM) und ein geschäumtes Granulat gemäß der vorliegenden Erfindung. Materialien, die ein geschäumtes Granulat und ein Matrixmaterial umfassen, werden im Rahmen dieser Erfindung als Hybridmaterialien bezeichnet. Dabei kann das Matrixmaterial aus einem kompakten Werkstoff oder ebenfalls aus einem Schaumstoff bestehen. According to a further aspect, the present invention also relates to a hybrid material containing a matrix made of a polymer (PM) and a foamed granulate according to the present invention. Materials comprising a foamed granulate and a matrix material are referred to as hybrid materials in the context of this invention. The matrix material can consist of a compact material or also of a foam.
Als Matrixmaterial geeignete Polymere (PM) sind dem Fachmann an sich bekannt. Geeignet sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung beispielsweise Ethylen-Vinylacetat-Copolymere, Bindemittel auf Epoxid-Basis oder auch Polyurethane. Erfindungsgemäß geeignet sind dabei Polyurethan Schaumstoffe oder auch kompakte Polyurethane wie beispielsweise Polymers (PM) suitable as matrix material are known per se to the person skilled in the art. For example, ethylene-vinyl acetate copolymers, epoxy-based binders or even polyurethanes are suitable in the context of the present invention. Polyurethane foams or compact polyurethanes such as, for example, are suitable according to the invention
thermoplastische Polyurethane. thermoplastic polyurethanes.
Erfindungsgemäß wird das Polymer (PM) dabei so ausgewählt, dass eine ausreichende Haftung zwischen dem geschäumten Granulat und der Matrix gegeben ist um ein mechanisch stabiles Hybridmaterial zu erhalten. According to the invention, the polymer (PM) is selected such that there is sufficient adhesion between the foamed granules and the matrix in order to obtain a mechanically stable hybrid material.
Dabei kann die Matrix das geschäumte Granulat ganz oder teilweise umgeben. The matrix can completely or partially surround the foamed granulate.
Erfindungsgemäß kann das Hybridmaterial weitere Komponenten enthalten, beispielsweise weitere Füllstoffe oder auch Granulate. Erfindungsgemäß kann das Hybridmaterial auch Mischungen verschiedener Polymere (PM) enthalten. Das Hybridmaterial kann auch According to the invention, the hybrid material can contain further components, for example further fillers or granules. According to the invention, the hybrid material can also contain mixtures of different polymers (PM). The hybrid material can too
Mischungen geschäumter Granulate enthalten. Contain mixtures of foamed granules.
Geschäumte Granulate, die neben dem geschäumten Granulat gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können, sind dem Fachmann an sich bekannt. Insbesondere geschäumte Granulate aus thermoplastischen Polyurethanen sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignet. Foamed granules which can be used in addition to the foamed granules according to the present invention are known per se to the person skilled in the art. Foamed granules made of thermoplastic polyurethanes are particularly suitable for the purposes of the present invention.
Gemäß einer Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung demgemäß auch ein According to one embodiment, the present invention accordingly also relates to a
Hybridmaterial, enthaltend eine Matrix aus einem Polymer (PM), ein geschäumtes Granulat gemäß der vorliegenden Erfindung und ein weiteres geschäumtes Granulat aus einem thermoplastischen Polyurethan. Hybrid material containing a matrix of a polymer (PM), a foamed granulate according to the present invention and a further foamed granulate made of a thermoplastic polyurethane.
Die Matrix besteht im Rahmen der vorliegenden Erfindung aus einem Polymer (PM), Geeignet sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Matrixmaterial beispielsweise Elastomere oder Schaumstoffe, insbesondere Schaumstoffe auf Basis von Polyurethanen, beispielsweise Elastomer wie Ethylen-Vinylacetat-Copolymere oder auch thermoplastische Polyurethane. In the context of the present invention, the matrix consists of a polymer (PM). Elastomers or, for example, are suitable as matrix material in the context of the present invention Foams, in particular foams based on polyurethanes, for example elastomers such as ethylene-vinyl acetate copolymers or thermoplastic polyurethanes.
Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Hybridmaterial wie zuvor beschrieben, wobei das Polymer (PM) ein Elastomer ist. Weiterhin betrifft die vorliegenden Erfindung ein Hybridmaterial wie zuvor beschrieben, wobei das Polymer (PM) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren und thermoplastischen Polyurethanen. Accordingly, the present invention also relates to a hybrid material as described above, wherein the polymer (PM) is an elastomer. Furthermore, the present invention relates to a hybrid material as described above, the polymer (PM) being selected from the group consisting of ethylene-vinyl acetate copolymers and thermoplastic polyurethanes.
Gemäß einer Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Hybridmaterial, enthaltend eine Matrix aus einem Ethylen-Vinylacetat-Copolymere und ein geschäumtes Granulat gemäß der vorliegenden Erfindung. According to one embodiment, the present invention also relates to a hybrid material containing a matrix of an ethylene-vinyl acetate copolymer and a foamed granulate according to the present invention.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung ein Hybridmaterial, enthaltend eine Matrix aus einem Ethylen-Vinylacetat-Copolymere, ein geschäumtes Granulat gemäß der vorliegenden Erfindung und ein weiteres geschäumtes Granulat, beispielsweise aus einem thermoplastischen Polyurethan. According to a further embodiment, the present invention relates to a hybrid material containing a matrix of an ethylene-vinyl acetate copolymer, a foamed granulate according to the present invention and a further foamed granulate, for example made of a thermoplastic polyurethane.
Gemäß einer Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung ein Hybridmaterial, enthaltend eine Matrix aus einem thermoplastischen Polyurethan und ein geschäumtes Granulat gemäß der vorliegenden Erfindung. According to one embodiment, the present invention relates to a hybrid material containing a matrix made of a thermoplastic polyurethane and a foamed granulate according to the present invention.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung ein Hybridmaterial, enthaltend eine Matrix aus einem thermoplastischen Polyurethan, ein geschäumtes Granulat gemäß der vorliegenden Erfindung und ein weiteres geschäumtes Granulat, beispielsweise aus einem thermoplastischen Polyurethan. According to a further embodiment, the present invention relates to a hybrid material containing a matrix made of a thermoplastic polyurethane, a foamed granulate according to the present invention and a further foamed granulate, for example made of a thermoplastic polyurethane.
Geeignete thermoplastische Polyurethane sind dem Fachmann an sich bekannt. Geeignete thermoplastische Polyurethane werden beispielsweise beschrieben in "Kunststoffhandbuch, Band 7, Polyurethane", Carl Hanser Verlag, 3. Auflage 1993, Kapitel 3. Suitable thermoplastic polyurethanes are known per se to the person skilled in the art. Suitable thermoplastic polyurethanes are described, for example, in "Kunststoff Handbuch, Volume 7, Polyurethane", Carl Hanser Verlag, 3rd edition 1993, chapter 3.
Bevorzugt ist das Polymer (PM) im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Polyurethan. In the context of the present invention, the polymer (PM) is preferably a polyurethane.
Polyurethan im Sinn der Erfindung umfasst alle bekannten elastischen Polyisocyanat- Polyadditionsprodukte. Diese umfassen insbesondere massive Polyisocyanat- Polyadditionsprodukte, wie viskoelastische Gele oder thermoplastische Polyurethane, und elastische Schaumstoffe auf Basis von Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten, wie Polyurethane in the sense of the invention includes all known elastic polyisocyanate polyaddition products. These include, in particular, massive polyisocyanate polyadducts, such as viscoelastic gels or thermoplastic polyurethanes, and elastic foams based on polyisocyanate polyadducts, such as
Weichschaumstoffe, Halbhartschaumstoffe oder Integralschaumstoffe. Weiter sind unter Polyurethanen im Sinn der Erfindung elastische Polymerblends, enthaltend Polyurethane und weitere Polymere, sowie Schaumstoffe aus diesen Polymerblends zu verstehen. Vorzugsweise handelt es sich bei der Matrix um ein gehärtetes, kompaktes Polyurethanbindemittel, einen elastischen Polyurethanschaumstoff oder ein viskoelastisches Gel. Soft foams, semi-rigid foams or integral foams. Furthermore, in the context of the invention, polyurethanes are to be understood as meaning elastic polymer blends containing polyurethanes and other polymers, and foams made from these polymer blends. The matrix is preferably a hardened, compact polyurethane binder, an elastic polyurethane foam or a viscoelastic gel.
Unter einem Polyurethanbindemittel wird dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Mischung verstanden, die zu mindestens 50 Gew.-%, vorzugsweise zu mindestens 80 Gew.-% und insbesondere zu mindestens 95 Gew.-% aus einem Isocyanatgruppen aufweisenden Prepolymer, im Folgenden als Isocyanatprepolymer bezeichnet, besteht. Dabei liegt die Viskosität des erfindungsgemäßen Polyurethanbindemittels vorzugsweise in einem Bereich von 500 bis 4000 mPa.s, besonders bevorzugt von 1000 bis 3000 mPa.s, gemessen bei 25 °C nach DIN 53 018. In the context of the present invention, a polyurethane binder is understood to be a mixture which comprises at least 50% by weight, preferably at least 80% by weight and in particular at least 95% by weight of a prepolymer containing isocyanate groups, hereinafter referred to as isocyanate prepolymer. The viscosity of the polyurethane binder according to the invention is preferably in a range from 500 to 4000 mPa.s, particularly preferably from 1000 to 3000 mPa.s, measured at 25 ° C. according to DIN 53 018.
Im Rahmen der Erfindung werden unter Polyurethan-Schaumstoffen Schaumstoffe gemäß DIN 7726 verstanden. In the context of the invention, polyurethane foams are understood to be foams according to DIN 7726.
Die Dichte des Matrixmaterials liegt vorzugsweise im Bereich von 1 ,2 bis 0,01 g/cm3. The density of the matrix material is preferably in the range from 1.2 to 0.01 g / cm 3.
Besonders bevorzugt ist das Matrixmaterial ein elastischer Schaumstoff oder ein Integral- Schaumstoff mit einer Dichte im Bereich von 0,8 bis 0,1 g/cm3, insbesondere von 0,6 bis 0,3 g/cm3 oder kompaktes Material, beispielsweise ein gehärtetes Polyurethanbindemittel. The matrix material is particularly preferably an elastic foam or an integral foam with a density in the range from 0.8 to 0.1 g / cm 3, in particular from 0.6 to 0.3 g / cm 3, or compact material, for example a hardened polyurethane binder .
Insbesondere Schaumstoffe sind als Matrixmaterial geeignet. Hybridmaterialien, die ein Matrixmaterial aus einem Polyurethan Schaumstoff enthalten, weisen vorzugsweise ein gute Haftung zwischen Matrixmaterial und geschäumtem Granulat auf. Foams in particular are suitable as matrix material. Hybrid materials that contain a matrix material made of a polyurethane foam preferably have good adhesion between the matrix material and the foamed granulate.
Gemäß einer Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Hybridmaterial, enthaltend eine Matrix aus einem Polyurethanschaum und ein geschäumtes Granulat gemäß der vorliegenden Erfindung. According to one embodiment, the present invention also relates to a hybrid material containing a matrix made of a polyurethane foam and a foamed granulate according to the present invention.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung ein Hybridmaterial, enthaltend eine Matrix aus einem Polyurethanschaum, ein geschäumtes Granulat gemäß der vorliegenden Erfindung und ein weiteres geschäumtes Granulat, beispielsweise aus einem thermoplastischen Polyurethan. According to a further embodiment, the present invention relates to a hybrid material containing a matrix made of a polyurethane foam, a foamed granulate according to the present invention and a further foamed granulate, for example made of a thermoplastic polyurethane.
Gemäß einer Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung ein Hybridmaterial, enthaltend eine Matrix aus einem Polyurethan Integralschaum und ein geschäumtes Granulat gemäß der vorliegenden Erfindung. According to one embodiment, the present invention relates to a hybrid material containing a matrix of a polyurethane integral foam and a foamed granulate according to the present invention.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung ein Hybridmaterial, enthaltend eine Matrix aus einem Polyurethan Integralschaum, ein geschäumtes Granulat gemäß der vorliegenden Erfindung und ein weiteres geschäumtes Granulat, beispielsweise aus einem thermoplastischen Polyurethan. According to a further embodiment, the present invention relates to a hybrid material containing a matrix made of an integral polyurethane foam, a foamed granulate according to the present invention and a further foamed granulate, for example made of a thermoplastic polyurethane.
Ein erfindungsgemäßes Hybridmaterial, enthaltend ein Polymer (PM) als Matrix und ein erfindungsgemäßes geschäumtes Granulat kann beispielsweise hergestellt werden, indem die zur Herstellung des Polymers (PM) eingesetzten Komponenten und das geschäumte Granulat gegebenenfalls mit weiteren Komponenten vermischt und zum Hybridmaterial umsetzt werden, wobei die Umsetzung vorzugsweise unter Bedingungen erfolgt, unter denen das geschäumte Granulat im Wesentlichen stabil ist. Geeignete Verfahren und Reaktionsbedingungen zur Herstellung des Polymers (PM), insbesondere eines Ethylen-Vinylacetat-Copolymers oder eines Polyurethans sind dem Fachmann an sich bekannt. A hybrid material according to the invention, containing a polymer (PM) as a matrix and a foamed granulate according to the invention can be produced, for example, by mixing the components used to produce the polymer (PM) and the foamed granulate, if appropriate, with other components and converting them to the hybrid material, the The reaction is preferably carried out under conditions under which the foamed granulate is essentially stable. Suitable processes and reaction conditions for producing the polymer (PM), in particular an ethylene-vinyl acetate copolymer or a polyurethane, are known per se to the person skilled in the art.
In einer bevorzugten Ausführungsform stellen die erfindungsgemäßen Hybridmaterialien Integralschaumstoffe, insbesondere Integralschaumstoffe auf Basis von Polyurethanen dar. Geeignete Verfahren zur Herstellung von Integralschaumstoffen sind dem Fachmann an sich bekannt. Die Integralschaumstoffe werden vorzugsweise nach dem one-shot-Verfahren mit Hilfe der Niederdruck oder Hochdrucktechnik in geschlossenen, zweckmäßigerweise temperierten Formwerkzeugen hergestellt. Die Formwerkzeuge bestehen gewöhnlich aus Metall, z.B. Aluminium oder Stahl. Diese Verfahrensweisen werden beispielsweise beschrieben von Piechota und Röhr in "Integralschaumstoff, Carl-Hanser-Verlag, München, Wien, 1975, oder im Kunststoff-Handbuch, Band 7, Polyurethane, 3. Auflage, 1993, Kapitel 7. In a preferred embodiment, the hybrid materials according to the invention are integral foams, in particular integral foams based on polyurethanes. Suitable processes for producing integral foams are known per se to the person skilled in the art. The integral foams are preferably produced by the one-shot process with the help of low pressure or high pressure technology in closed, suitably temperature-controlled molding tools. The molds are usually made of metal, e.g. Aluminum or steel. These procedures are described, for example, by Piechota and Röhr in "Integral Foam, Carl-Hanser-Verlag, Munich, Vienna, 1975, or in the Kunststoff-Handbuch, Volume 7, Polyurethane, 3rd Edition, 1993, Chapter 7.
Sofern das erfindungsgemäße Hybridmaterial einen Integralschaumstoff umfasst, wird die Menge des in das Formwerkzeug eingebrachten Reaktionsgemisches so bemessen, dass die erhaltenen Formkörper aus Integralschaumstoffen eine Dichte von 0,08 bis 0,70 g/cm3, insbesondere von 0,12 bis 0,60 g/cm3 aufweisen. Die Verdichtungsgrade zur Herstellung der Formkörper mit verdichteter Randzone und zelligem Kern liegen im Bereich von 1 ,1 bis 8,5, vorzugsweise von 2, 1 bis 7,0. If the hybrid material according to the invention comprises an integral foam, the amount of the reaction mixture introduced into the mold is dimensioned such that the molded bodies obtained from integral foams have a density of 0.08 to 0.70 g / cm 3, in particular 0.12 to 0.60 g / cm3. The degrees of compaction for the production of the moldings with a compacted edge zone and cellular core are in the range from 1.1 to 8.5, preferably from 2.1 to 7.0.
Somit ist es möglich, Hybridmaterialien mit einer Matrix aus einem Polymer (PM) und darin enthaltenen dem erfindungsgemäßen geschäumten Granulat herzustellen, bei denen eine homogene Verteilung der geschäumten Partikel vorliegt. Das erfindungsgemäße geschäumte Granulat kann leicht in einem Verfahren zur Herstellung eines Hybridmaterials eingesetzt werden, da die einzelnen Partikel aufgrund ihrer geringen Größe rieselfähig sind und keine speziellen Anforderungen an die Verarbeitung stellen. Dabei können Techniken zur homogenen Verteilung des geschäumten Granulats wie langsame Rotation der Form, angewandt werden. It is thus possible to produce hybrid materials with a matrix of a polymer (PM) and the foamed granules according to the invention contained therein, in which there is a homogeneous distribution of the foamed particles. The foamed granulate according to the invention can easily be used in a process for producing a hybrid material, since the individual particles are free-flowing due to their small size and do not impose any special processing requirements. Techniques for homogeneous distribution of the foamed granulate, such as slow rotation of the mold, can be used.
Der Reaktionsmischung zur Herstellung der erfindungsgemäßen Hybridmaterialien können gegebenenfalls auch noch Hilfsmittel und/oder Zusatzstoffe zugegeben werden. Genannt seien beispielsweise oberflächenaktive Substanzen, Schaumstabilisatoren, Zellregler, Trennmittel, Füllstoffe, Farbstoffe, Pigmente, Hydrolyseschutzmittel, geruchsabsorbierende Substanzen und fungistatische und bakteriostatisch wirkende Substanzen. If necessary, auxiliaries and / or additives can also be added to the reaction mixture for producing the hybrid materials according to the invention. Examples include surface-active substances, foam stabilizers, cell regulators, release agents, fillers, dyes, pigments, hydrolysis protection agents, odor-absorbing substances and fungistatic and bacteriostatic substances.
Als oberflächenaktive Substanzen kommen z.B. Verbindungen in Betracht, welche zur Unterstützung der Homogenisierung der Ausgangsstoffe dienen und gegebenenfalls auch geeignet sind, die Zellstruktur zu regulieren. Genannt seien beispielsweise Emulgatoren, wie die Natriumsalze von Ricinusölsulfaten oder von Fettsäuren, sowie Salze von Fettsäuren mit Aminen, z.B. ölsaures Diethylamin, stearinsaures Diethanolamin, ricinolsaures Diethanolamin, Salze von Sulfonsäuren, z.B. Alkalioder Ammoniumsalze von Dodecylbenzoloder As surface-active substances there are e.g. Compounds into consideration which serve to support the homogenization of the starting materials and, if appropriate, are also suitable for regulating the cell structure. Examples include emulsifiers, such as the sodium salts of castor oil sulfates or of fatty acids, and salts of fatty acids with amines, e.g. oleic acid diethylamine, stearic acid diethanolamine, ricinoleic acid diethanolamine, salts of sulfonic acids, e.g. Alkali or ammonium salts of dodecylbenzene or
Dinaphthylmethandisulfonsäure und Ricinolsäure; Schaumstabilisatoren, wie Siloxan- Oxalkylen-Mischpolymerisate und andere Organopolysiloxane, oxethylierte Alkylphenole, oxethylierte Fettalkohole, Paraffinöle, Ricinusölbzw. Ricinolsäureester, Türkischrotöl und Erdnussöl, und Zellregler, wie Paraffine, Fettalkohole und Dimethylpolysiloxane. Zur Dinaphthylmethane disulfonic acid and ricinoleic acid; Foam stabilizers, such as siloxane Oxalkylene copolymers and other organopolysiloxanes, ethoxylated alkylphenols, ethoxylated fatty alcohols, paraffin oils, castor oil or. Ricinoleic acid esters, Turkish red oil and peanut oil, and cell regulators such as paraffins, fatty alcohols and dimethylpolysiloxanes. To
Verbesserung der Emulgierwirkung, der Zellstruktur und/oder Stabilisierung des Schaumes eignen sich ferner Oligomere Acrylate mit Polyoxyalkylenund Fluoralkanresten als Oligomeric acrylates with polyoxyalkylene and fluoroalkane residues are also suitable for improving the emulsifying action, the cell structure and / or stabilizing the foam
Seitengruppen. Page groups.
Als geeignete Trennmittel seien beispielhaft genannt: Umsetzungsprodukte von Fettsäureestern mit Polyisocyanaten, Salze aus Aminogruppen enthaltenden Polysiloxanen und Fettsäuren, Salze aus gesättigten oder ungesättigten (cyclo)aliphatischen Carbonsäuren mit mindestens 8 C-Atomen und tertiären Aminen sowie insbesondere innere Trennmittel, wie Carbonsäureester und/oder -amide, hergestellt durch Veresterung oder Amidierung einer Mischung aus Examples of suitable release agents include: reaction products of fatty acid esters with polyisocyanates, salts from amino groups-containing polysiloxanes and fatty acids, salts from saturated or unsaturated (cyclo) aliphatic carboxylic acids with at least 8 carbon atoms and tertiary amines, and in particular internal release agents such as carboxylic acid esters and / or -amides produced by esterification or amidation of a mixture
Montansäure und mindestens einer aliphatisehen Carbonsäure mit mindestens 10 C-Atomen mit mindestens difunktionellen Alkanolaminen, Polyolen und/oder Polyaminen mit Montanic acid and at least one aliphatic carboxylic acid with at least 10 carbon atoms with at least difunctional alkanolamines, polyols and / or polyamines
Molekulargewichten von 60 bis 400, Gemischen aus organischen Aminen, Metallsalzen der Stearinsäure und organischen Monound/oder Dicarbonsäuren oder deren Anhydride oder Gemischen aus einer Iminoverbindung, dem Metallsalz einer Carbonsäure und gegebenenfalls einer Carbonsäure. Molecular weights of 60 to 400, mixtures of organic amines, metal salts of stearic acid and organic mono- and / or dicarboxylic acids or their anhydrides or mixtures of an imino compound, the metal salt of a carboxylic acid and optionally a carboxylic acid.
Als Füllstoffe, insbesondere verstärkend wirkende Füllstoffe, sind die an sich bekannten, üblichen organischen und anorganischen Füllstoffe, Verstärkungsmittel, Beschwerungsmittel, Mittel zur Verbesserung des Abriebverhaltens in Anstrichfarben, Beschichtungsmittel usw. zu verstehen. Im einzelnen seien beispielhaft genannt: anorganische Füllstoffe wie silikatische Mineralien, beispielsweise Schichtsilikate wie Antigorit, Bentonit, Serpentin, Flornblenden, Amphibole, Chrisotil, Talkum; Metalloxide, wie Kaolin, Aluminiumoxide, Titanoxide, Zinkoxid und Eisenoxide, Metallsalze wie Kreide, Schwerspat und anorganische Pigmente, wie Fillers, in particular reinforcing fillers, are understood to be the conventional organic and inorganic fillers, reinforcing agents, weighting agents, agents for improving the abrasion behavior in paints, coating agents, etc., which are known per se. The following may be mentioned by way of example: inorganic fillers such as silicate minerals, for example layered silicates such as antigorite, bentonite, serpentine, tinsel, amphibole, chrisotile, talc; Metal oxides such as kaolin, aluminum oxides, titanium oxides, zinc oxide and iron oxides, metal salts such as chalk, heavy spar and inorganic pigments such as
Cadmiumsulfid, Zinksulfid sowie Glas u.a. Vorzugsweise verwendet werden Kaolin (China Clay), Aluminiumsilikat und Copräzipitate aus Bariumsulfat und Aluminiumsilikat sowie natürliche und synthetische faserförmige Mineralien wie Wollastonit, Metallund insbesondere Glasfasern verschiedener Länge, die gegebenenfalls geschlichtet sein können. Als organische Füllstoffe kommen beispielsweise in Betracht: Russ, Melamin, Kollophonium, Cadmium sulfide, zinc sulfide as well as glass etc. Kaolin (china clay), aluminum silicate and coprecipitates of barium sulfate and aluminum silicate and natural and synthetic fibrous minerals such as wollastonite, metal and in particular glass fibers of various lengths, which can optionally be sized, are preferably used. Examples of suitable organic fillers are: carbon black, melamine, rosin,
Cyclopentadienylharze und Pfropfpolymerisate sowie Cellulosefasern, Polyamid-, Polyacrylnitril- , Polyurethan-, Polyesterfasern auf der Grundlage von aromatischen und/oder aliphatischen Dicarbonsäureestern und insbesondere Kohlenstofffasern. Cyclopentadienyl resins and graft polymers as well as cellulose fibers, polyamide, polyacrylonitrile, polyurethane, polyester fibers based on aromatic and / or aliphatic dicarboxylic acid esters and in particular carbon fibers.
Die anorganischen und organischen Füllstoffe können einzeln oder als Gemische verwendet werden. The inorganic and organic fillers can be used individually or as mixtures.
In einem erfindungsgemäßen Hybridmaterial beträgt der Volumenanteil des geschäumten Granulats vorzugsweise 20 Volumenprozent und mehr, besonders bevorzugt 50 In a hybrid material according to the invention, the volume fraction of the foamed granulate is preferably 20 volume percent and more, particularly preferably 50
Volumenprozent und mehr bevorzugt 80 Volumenprozent und mehr und insbesondere 90 Volumenprozent und mehr, jeweils bezogen auf das Volumen des erfindungsgemäßen Volume percent and more preferably 80 volume percent and more and in particular 90 volume percent and more, each based on the volume of the invention
Hybridsystems. Die erfindungsgemäßen Hybridmaterialien, insbesondere Hybridmaterialien mit einer Matrix aus zelligem Polyurethan, zeichnen sich durch eine sehr gute Haftung des Matrixmaterials mit dem erfindungsgemäßen geschäumten Granulat aus. Dabei reißt ein erfindungsgemäßes Hybrid system. The hybrid materials according to the invention, in particular hybrid materials with a matrix of cellular polyurethane, are distinguished by very good adhesion of the matrix material to the foamed granules according to the invention. This breaks an inventive
Hybridmaterial vorzugsweise nicht an der Grenzfläche von Matrixmaterial und geschäumtem Granulat. Dadurch ist es möglich, Hybridmaterialien herzustellen, die gegenüber Hybrid material preferably not at the interface between matrix material and foamed granulate. This makes it possible to produce hybrid materials that are opposite
konventionellen Polymermaterialien, insbesondere konventionellen Polyurethanmaterialien bei gleicher Dichte verbesserte mechanische Eigenschaften, wie Weiterreißfestigkeit und Elastizität haben. conventional polymer materials, especially conventional polyurethane materials with the same density have improved mechanical properties, such as tear resistance and elasticity.
Die Elastizität erfindungsgemäßer Hybridmaterialien in Form von Integralschaumstoffen ist vorzugsweise grösser 40 % und besonders bevorzugt grösser 50 % nach DIN 53512. The elasticity of hybrid materials according to the invention in the form of integral foams is preferably greater than 40% and particularly preferably greater than 50% according to DIN 53512.
Weiter zeigen die erfindungsgemäßen Hybridmaterialien, insbesondere solche auf Basis von Integral-Schaumstoffen hohe Rückprallelastizitäten bei geringer Dichte. Insbesondere Furthermore, the hybrid materials according to the invention, in particular those based on integral foams, show high rebound elasticities with low density. In particular
Integralschaumstoffe auf Basis erfindungsgemäßer Hybridmaterialien eignen sich daher hervorragend als Materialien für Schuhsohlen. Dadurch werden leichte und komfortable Sohlen mit guten Haltbarkeitseigenschaften erhalten. Solche Materialien sind insbesondere als Integral foams based on hybrid materials according to the invention are therefore outstandingly suitable as materials for shoe soles. This gives light and comfortable soles with good durability properties. Such materials are particularly considered
Zwischensohlen für Sportschuhe geeignet. Midsoles suitable for sports shoes.
Die erfindungsgemäßen Hybridmaterialien mit einer zelligen Matrix sind beispielsweise geeignet für Polsterungen, beispielsweise von Möbeln, und Matratzen. The hybrid materials according to the invention with a cellular matrix are, for example, suitable for upholstery, for example of furniture, and mattresses.
Hybridmaterialien mit einer Matrix aus einem viskoelastischen Gel zeichnen sich speziell durch eine erhöhte Viskoelastizität und verbesserte elastische Eigenschaften aus. Diese Materialien eignen sich somit ebenfalls als Polsterungsmaterialien, beispielsweise für Sitze, speziell Sattel wie Fahrradsattel oder Motorradsattel. Hybrid materials with a matrix made of a viscoelastic gel are particularly characterized by increased viscoelasticity and improved elastic properties. These materials are therefore also suitable as upholstery materials, for example for seats, especially saddles such as bicycle saddles or motorcycle saddles.
Hybridmaterialien mit einer kompakten Matrix sind beispielsweise als Bodenbeläge, Hybrid materials with a compact matrix are for example used as floor coverings,
insbesondere als Belag für Spielplätze, Leichtathletiklaufbahnen, Sportfelder und Sporthallen, geeignet. Particularly suitable as a covering for playgrounds, athletics tracks, sports fields and sports halls.
Die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Hybridmaterialien können abhängig vom The properties of the hybrid materials according to the invention can depend on
eingesetzten Polymer (PM) in weiten Bereichen variieren und lassen sich insbesondere durch eine Variation von Größe, Gestalt und Beschaffenheit des expandierten Granulats, oder auch die Zugabe weiterer Zusatzstoffe, beispielsweise auch weiterer nicht geschäumter Granulate wie Kunststoffgranulate, beispielsweise Gummigranulat, in weiten Grenzen variiert werden. Polymer (PM) used vary widely and can be varied within wide limits in particular by varying the size, shape and nature of the expanded granulate, or by adding other additives, for example also other non-foamed granules such as plastic granules, for example rubber granules .
Die erfindungsgemäßen Hybridmaterialien weisen eine hohe Haltbarkeit und Belastbarkeit auf, die sich insbesondere durch eine hohe Zugfestigkeit und Bruchdehnung bemerkbar macht. Darüber hinaus weisen erfindungsgemäße Hybridmaterialien eine geringe Dichte auf. Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind den Ansprüchen und den The hybrid materials according to the invention have a high durability and resilience, which is particularly noticeable through high tensile strength and elongation at break. In addition, hybrid materials according to the invention have a low density. Further embodiments of the present invention are the claims and the
Beispielen zu entnehmen. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die Take examples. It is understood that the above and the
nachstehend erläuterten Merkmale des erfindungsgemäßen features explained below of the invention
Gegenstandes/Verfahren/Verwendungen nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. So ist z. B. auch die Kombination von einem bevorzugten Merkmal mit einem besonders bevorzugten Merkmal, oder eines nicht weiter charakterisierten Merkmals mit einem besonders bevorzugten Merkmal etc. implizit umfasst auch wenn diese Kombination nicht ausdrücklich erwähnt wird. Object / method / uses can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations without leaving the scope of the invention. So z. B. also implicitly includes the combination of a preferred feature with a particularly preferred feature, or a feature that is not further characterized with a particularly preferred feature, etc., even if this combination is not expressly mentioned.
Im Folgenden sind beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung aufgeführt, wobei diese die vorliegende Erfindung nicht einschränken. Insbesondere umfasst die vorliegende Erfindung auch solche Ausführungsformen, die sich aus den im Folgenden angegebenen Rückbezügen und damit Kombinationen ergeben. Exemplary embodiments of the present invention are listed below, but these do not restrict the present invention. In particular, the present invention also encompasses those embodiments which result from the references referred to below and thus combinations.
1. Geschäumtes Granulat umfassend ein thermoplastisches Polyurethan erhältlich oder erhalten durch Umsetzung mindestens der Komponenten (i) bis (iii): 1. Foamed granules comprising a thermoplastic polyurethane obtainable or obtained by reacting at least components (i) to (iii):
(i) eine Polyisocyanatzusammensetzung (IZ); (i) a polyisocyanate composition (IZ);
(ii) mindestens ein Kettenverlängerer (KV1 ), (ii) at least one chain extender (KV1),
(iii) eine Polyolzusammensetzung (PZ), wobei die Isocyanatzusammensetzung mindestens ein aliphatisches Diisocyanat mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht kleiner als 200 g/mol enthält. (iii) a polyol composition (PZ), the isocyanate composition containing at least one aliphatic diisocyanate with a number average molecular weight less than 200 g / mol.
2. Geschäumtes Granulat gemäß Ausführungsform 1 , wobei das aliphatische Diisocyanat ein lineares Diisocyanat mit einer geraden Anzahl C-Atome ist. 2. Foamed granules according to embodiment 1, wherein the aliphatic diisocyanate is a linear diisocyanate with an even number of carbon atoms.
3. Geschäumtes Granulat gemäß Ausführungsform 1 oder 2, wobei das aliphatische 3. Foamed granules according to embodiment 1 or 2, the aliphatic
Diisocyanat Flexamethylendiisocyanat (HDI) ist. Diisocyanate is flexamethylene diisocyanate (HDI).
4. Geschäumtes Granulat gemäß einer der Ausführungsformen 1 bis 3, wobei der 4. Foamed granules according to one of the embodiments 1 to 3, wherein the
Kettenverlängerer (KV1 ) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 ,3-Propandiol, 1 ,2-Ethandiol, 1 ,4-Butandiol, 1 ,6-Flexandiol und FIQEE. Chain extender (KV1) is selected from the group consisting of 1, 3-propanediol, 1, 2-ethanediol, 1, 4-butanediol, 1, 6-flexanediol and FIQEE.
5. Geschäumtes Granulat gemäß einer der Ausführungsformen 1 bis 4, wobei die 5. Foamed granules according to one of the embodiments 1 to 4, the
Polyolzusammensetzung ein Polyol ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyol composition a polyol selected from the group consisting of
Polyetheroien, Polyesteroien, Polycaprolactonpolyolen und Polycarbonatpolyolen enthält. Contains polyether, polyester, polycaprolactone polyols and polycarbonate polyols.
6. Geschäumtes Granulat gemäß einer der Ausführungsformen 1 bis 5, wobei die 6. Foamed granules according to one of the embodiments 1 to 5, the
Polyolzusammensetzung ein Polyol ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyol composition a polyol selected from the group consisting of
Polytetrahydrofuranen mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht Mn im Bereich von 500 g/mol bis 2000g/mol enthält. 7. Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Granulats umfassend die Schritte Contains polytetrahydrofurans with a number average molecular weight Mn in the range from 500 g / mol to 2000 g / mol. 7. A method for producing a foamed granulate comprising the steps
(i) Bereitstellen einer Zusammensetzung (Z1) enthaltend ein thermoplastisches Polyurethan, wobei das thermoplastische Polyurethan erhalten oder erhältlich ist Umsetzung mindestens der Komponenten (a) bis (c): (i) Provision of a composition (Z1) comprising a thermoplastic polyurethane, the thermoplastic polyurethane being obtained or obtainable. Reaction of at least components (a) to (c):
(a) eine Polyisocyanatzusammensetzung (IZ); (a) a polyisocyanate composition (IZ);
(b) mindestens ein Kettenverlängerer (KV1), (b) at least one chain extender (KV1),
(c) eine Polyolzusammensetzung (PZ), wobei die Isocyanatzusammensetzung mindestens ein aliphatisches Diisocyanat mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht kleiner als 200 g/mol enthält; (c) a polyol composition (PZ), the isocyanate composition containing at least one aliphatic diisocyanate with a number average molecular weight less than 200 g / mol;
(ii) Imprägnierung der Zusammensetzung (Z1 ) mit einem Treibmittel unter Druck;(ii) impregnating the composition (Z1) with a blowing agent under pressure;
(iii) Expandieren der Zusammensetzung (Z1) mittels Druckabfall. (iii) expanding the composition (Z1) by means of pressure drop.
8. Verfahren gemäß Ausführungsform 2, wobei das aliphatische Diisocyanat ein lineares Diisocyanat mit einer geraden Anzahl C-Atome ist. 8. The method according to embodiment 2, wherein the aliphatic diisocyanate is a linear diisocyanate with an even number of carbon atoms.
9. Verfahren gemäß Ausführungsform 1 oder 2, wobei das aliphatische Diisocyanat 9. The method according to embodiment 1 or 2, wherein the aliphatic diisocyanate
Hexamethylendiisocyanat (HDI) ist. Hexamethylene diisocyanate (HDI).
10. Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen 1 bis 3, wobei der Kettenverlängerer (KV1 ) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 ,3-Propandiol, 1 ,2-Ethandiol, 1 ,4- Butandiol, 1 ,6-Hexandiol und HQEE. 10. The method according to any one of embodiments 1 to 3, wherein the chain extender (KV1) is selected from the group consisting of 1,3-propanediol, 1,2-ethanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol and HQEE.
1 1. Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen 1 bis 4, wobei die 1 1. Method according to one of the embodiments 1 to 4, wherein the
Polyolzusammensetzung ein Polyol ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyol composition a polyol selected from the group consisting of
Polyetheroien, Polyesteroien, Polycaprolactonpolyolen und Polycarbonatpolyolen enthält. Contains polyether, polyester, polycaprolactone polyols and polycarbonate polyols.
12. Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen 1 bis 5, wobei die 12. The method according to one of the embodiments 1 to 5, wherein the
Polyolzusammensetzung ein Polyol ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyol composition a polyol selected from the group consisting of
Polytetrahydrofuranen mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht Mn im Bereich von 500 g/mol bis 2000g/mol enthält. Contains polytetrahydrofurans with a number average molecular weight Mn in the range from 500 g / mol to 2000 g / mol.
13. Geschäumtes Granulat, erhalten oder erhältlich gemäß einem Verfahren nach einer der Ausführungsformen 7 bis 12. 13. Foamed granules obtained or obtainable by a process according to one of the embodiments 7 to 12.
14. Verwendung eines geschäumten Granulats gemäß einer der Ausführungsformen 1 bis 6 oder 13 zur Herstellung eines Formkörpers. 14. Use of a foamed granulate according to one of the embodiments 1 to 6 or 13 for the production of a shaped body.
15. Verwendung gemäß Ausführungsform 14, wobei die Herstellung des Formkörpers mittels Verschweißen oder Verkleben der Partikel miteinander erfolgt. 16. Verwendung gemäß Ausführungsform 14 oder 15, wobei der Formkörper eine 15. Use according to embodiment 14, wherein the molded body is produced by welding or gluing the particles together. 16. Use according to embodiment 14 or 15, wherein the molded body
Schuhsohle, ein Teil einer Schuhsohle, ein Fahrradsattel, eine Polsterung, eine Matratze, Unterlage, Griff, Schutzfolie, ein Bauteil im Automobilinnen- und -außenbereich ist. Shoe sole, part of a shoe sole, a bicycle saddle, an upholstery, a mattress, pad, handle, protective film, a component in the automotive interior and exterior.
17. Verwendung eines geschäumten Granulats gemäß einer der Ausführungsformen 1 bis 6 oder 13 in Bällen und Sportgeräten oder als Bodenbelag und Wandverkleidung, insbesondere für Sportflächen, Leichtathletiklaufbahnen, Sporthallen, Kinderspielplätzen und Gehwegen. 17. Use of a foamed granulate according to one of the embodiments 1 to 6 or 13 in balls and sports equipment or as flooring and wall covering, in particular for sports areas, athletic tracks, sports halls, children's playgrounds and walkways.
18. Hybridmaterial enthaltend eine Matrix aus einem Polymer (PM) und ein geschäumtes Granulat gemäß einer der Ausführungsformen 1 bis 6 oder 13 oder ein geschäumtes Granulat erhältlich oder erhalten nach einem Verfahren gemäß einer der 18. Hybrid material containing a matrix of a polymer (PM) and a foamed granulate according to one of the embodiments 1 to 6 or 13 or a foamed granulate obtainable or obtained by a method according to one of the
Ausführungsformen 7 bis 12. Embodiments 7 to 12.
19. Hybridmaterial gemäß Ausführungsform 18, wobei das Polymer (PM) ein EVA ist. 19. Hybrid material according to embodiment 18, wherein the polymer (PM) is an EVA.
20. Hybridmaterial gemäß Ausführungsform 18, wobei das Polymer (PM) ein 20. Hybrid material according to embodiment 18, wherein the polymer (PM)
thermoplastisches Polyurethan ist. is thermoplastic polyurethane.
21. Hybridmaterial gemäß Ausführungsform 18, wobei das Polymer (PM) ein 21. Hybrid material according to embodiment 18, wherein the polymer (PM)
Polyurethanschaumstoff ist. Polyurethane foam is.
22. Hybridmaterial gemäß Ausführungsform 18, wobei das Polymer (PM) ein Polyurethan Integral Schaumstoff ist. 22. Hybrid material according to embodiment 18, wherein the polymer (PM) is a polyurethane integral foam.
Die nachfolgenden Beispiele dienen der Veranschaulichung der Erfindung, sind aber in keiner Weise einschränkend hinsichtlich des Gegenstands der vorliegenden Erfindung. The following examples serve to illustrate the invention but are in no way limitative of the subject matter of the present invention.
BEISPIELE EXAMPLES
1. Folgende Einsatzstoffe wurden eingesetzt: 1. The following feedstocks were used:
Polyol 1 : Polyetherpolyol mit einer OH- Zahl von 1 12,2 und ausschließlich primären Polyol 1: polyether polyol with an OH number of 1 12.2 and exclusively primary
OH- Gruppen (basierend auf Tetramethylenoxid, Funktionalität: 2) Kettenverlängerer 1 : 1 ,4-Butandiol OH groups (based on tetramethylene oxide, functionality: 2) chain extender 1: 1, 4-butanediol
Isocyanat 1 : aliphatisches Isocyanat (1 ,6-Hexamethylendiisocyanat) Isocyanate 1: aliphatic isocyanate (1, 6-hexamethylene diisocyanate)
Isocyanat 2: aromatisches Isocyanat (4,4‘-Methylendiphenylisocyanat) Isocyanate 2: aromatic isocyanate (4,4'-methylene diphenyl isocyanate)
Katalysator 1 : Zinn-Il-Dioctoat (50 %ig in DOA) Catalyst 1: tin-Il-dioctoate (50% in DOA)
Katalysator 2: Zinn-Il-Dioctoat (10 %ig in DOA) Catalyst 2: tin-Il-dioctoate (10% in DOA)
Antioxidans 1 : sterisch gehindertes Phenol Antioxidans 2: sterisch gehindertes Phenol Antioxidant 1: sterically hindered phenol Antioxidant 2: sterically hindered phenol
TPU-Vernetzer 1 : Thermoplastischer Polyurethan mit einem NCO Gehalt von 8,5% und einer Funktionalität von 2,05 durch Zugabe von oligomeren MDI TPU crosslinker 1: Thermoplastic polyurethane with an NCO content of 8.5% and a functionality of 2.05 by adding oligomeric MDI
2. Herstellung des TPUs 2. Production of the TPU
Die Herstellung der nachfolgend aufgeführten Beispiele TPU 1 bis 4 erfolgte in einem Zweiwellenextruder, ZSK58 MC, der Fa. Coperion mit einer Verfahrenslänge von 48D (12 Gehäuse). Der Schmelzeaustrag aus dem Extruder erfolgte mittels Zahnradpumpe. Nach der Schmelzfiltration wurden die Polymerschmelze mittels Unterwassergranulierung zu Granulaten verarbeitet, welche kontinuierlich in einem Heizwirbelbett, bei 40 - 90°C, getrocknet wurden. The examples TPU 1 to 4 listed below were produced in a twin-screw extruder, ZSK58 MC, from Coperion with a process length of 48D (12 housings). The melt was discharged from the extruder using a gear pump. After melt filtration, the polymer melt was processed into granules by means of underwater granulation, which were continuously dried in a heating fluidized bed at 40-90 ° C.
Das Polyol, der Kettenverlängerer und das Diisocyanat sowie ggf. ein Katalysator wurde in die erste Zone dosiert. Die Zuführung weiterer Additive, wie oben beschrieben, erfolgt in Zone 8. The polyol, the chain extender and the diisocyanate and possibly a catalyst were metered into the first zone. Additional additives, as described above, are fed in zone 8.
Die Gehäusetemperaturen liegen im Bereich 150 - 230 °C. Der Schmelzeaustrag und Unterwassergranulierung erfolgen mit Schmelzetemperaturen von 210 - 230°C. Die Schneckendrehzahl beträgt zwischen 180 und 240 1/min. Der Durchsatz liegt im Bereich von 180 - 220 kg/h. The housing temperatures are in the range of 150 - 230 ° C. The melt is discharged and underwater pelletized at melt temperatures of 210 - 230 ° C. The screw speed is between 180 and 240 1 / min. The throughput is in the range of 180 - 220 kg / h.
Die eingesetzten Mengen sind in der Tabelle 1 zusammengefasst. The amounts used are summarized in Table 1.
Tabelle 1 : Beispiele zu Synthese: Table 1: Examples of synthesis:
3. Herstellung des eTPUs 3. Manufacture of the eTPU
3.1 Zur Herstellung der expandierten Partikel aus den thermoplastischen Polyurethanen (Tabelle 1 ) wurde ein Doppelschneckenextruder mit einem Schneckendurchmesser von 44 mm und einem Verhältnis von Länge zu Durchmesser von 42 mit anschließender Schmelzepumpe, einem Anfahrventil mit Siebwechsler, einer Lochplatte und einer Unterwassergranulierung verwendet. Das thermoplastische Polyurethan wurde vor der Verarbeitung bei 80 °C für 3 h getrocknet um eine Restfeuchte von kleiner 0,02 Gew.% zu erhalten. Neben dem thermoplastischen Polyurethan wurde ein TPU, welches in einem separaten Extrus io ns prozess mit 4,4‘-Diphenylmethandiisocyanat mit einer mittleren Funktionalität von 2,05 versetzt wurde, hinzugegeben. 3.1 To produce the expanded particles from the thermoplastic polyurethanes (Table 1), a twin-screw extruder with a screw diameter of 44 mm and a length to diameter ratio of 42 with a subsequent melt pump, a start-up valve with screen changer, a perforated plate and an underwater pelletizer. The thermoplastic polyurethane was dried at 80 ° C. for 3 h before processing in order to obtain a residual moisture content of less than 0.02% by weight. In addition to the thermoplastic polyurethane, a TPU was added to which 4,4'-diphenylmethane diisocyanate with an average functionality of 2.05 was added in a separate extrusion process.
Das jeweils verwendete thermoplastische Polyurethan sowie das TPU Vernetzer 1 wurden jeweils separat über gravimetrische Dosiereinrichtungen in den Einzug des Doppelschneckenextruders dosiert. The thermoplastic polyurethane used in each case and the TPU crosslinker 1 were each metered separately into the feed of the twin-screw extruder via gravimetric metering devices.
Nach dem Dosieren der Materialien in den Einzug des Doppelschneckenextruders wurden diese aufgeschmolzen und vermischt. Anschließend wurden die Treibmittel C02 und N2 über jeweils einen Injektor zugegeben. Die restliche Extruderlänge wurde zur homogenen Einarbeitung der Treibmittel in die Polymerschmelze verwendet. Nach dem Extruder wurde das Polymer/Treibmittel-Gemisch mittels einer Zahnradpumpe (ZRP) über ein Anfahrventil mit Siebwechsler (AV) in eine Lochplatte (LP) gedrückt in der Lochplatte zu Strängen vereinzelt welche in der mit einer temperierten Flüssigkeit durchströmten und unter Druck stehenden Schneidkammer der Unterwassergranulierung (UWG) zu Granulaten geschnitten und mit dem Wasser abtransportiert und dabei expandiert wurden. After the materials had been metered into the feed of the twin-screw extruder, they were melted and mixed. The blowing agents C02 and N2 were then added via an injector. The remaining extruder length was used for the homogeneous incorporation of the blowing agents into the polymer melt. After the extruder, the polymer / blowing agent mixture was pressed into a perforated plate (LP) by means of a gear pump (ZRP) via a start-up valve with a screen changer (AV), separated into strands in the perforated plate into strands which were flowed through with a tempered liquid and under pressure in the cutting chamber the underwater pelletizer (UWG) cut into pellets and transported away with the water and thereby expanded.
Die Trennung der expandierten Partikel von dem Prozesswasser wird mittels eines Zentrifugaltrockners gewährleistet. The separation of the expanded particles from the process water is ensured by means of a centrifugal dryer.
Der Gesamtdurchsatz des Extruders, Polymere und Treibmittel, betrug 40 kg/h. Die verwendeten Mengen der Polymere sowie der Treibmittel sind in Tabelle 2 aufgelistet. Hierbei bilden die Polymere immer 100 Anteile während die Treibmittel zusätzlich gezählt werden, so dass Gesamtzusammensetzungen oberhalb 100 Anteilen erhalten werden. The total throughput of the extruder, polymers and blowing agent was 40 kg / h. The amounts of the polymers used and of the blowing agents are listed in Table 2. The polymers always form 100 parts while the blowing agents are also counted, so that total compositions above 100 parts are obtained.
Tabelle 2: Anteile der dosierten Polymere und Treibmittel wobei die Polymere/Feststoffe immer 100 Anteile ergeben und die Treibmittel zusätzlich gezählt werden Table 2: Proportions of the metered polymers and blowing agents, where the polymers / solids always give 100 parts and the blowing agents are also counted
Die verwendeten Temperaturen des Extruders und der Nachfolgeeinrichtungen sowie der Druck in der Schneidkammer der UWG sind in Tabelle 3 aufgelistet. Tabelle 3: Temperaturdaten der Anlagenteile The temperatures used for the extruder and the downstream equipment as well as the pressure in the cutting chamber of the UWG are listed in Table 3. Table 3: Temperature data of the system parts
Nach der Abscheidung der expandierten Granulate aus dem Wasser mittels eines Zentrifugaltrockners werden die expandierten Granulate bei 60 °C für 3 h getrocknet um das restliche Oberflächenwasser sowie mögliche sich im Partikel befindliche Feuchtigkeit zu entfernen und eine weitere Analyse der Partikel nicht zu verfälschen. After the expanded granules have been separated from the water by means of a centrifugal dryer, the expanded granules are dried at 60 ° C. for 3 hours in order to remove the remaining surface water and any moisture present in the particles and not to falsify further analysis of the particles.
Die für die einzelnen expandierten thermoplastischen Polyurethane resultierenden Schüttdichten nach der Trocknung sind in Tabelle 4 aufgelistet. The resulting bulk densities after drying for the individual expanded thermoplastic polyurethanes are listed in Table 4.
Tabelle 4: Daten zu dem eTPU Table 4: Data on the eTPU
3.2 Neben der Verarbeitung im Extruder wurden auch expandierte Partikel im 3.2 In addition to processing in the extruder, expanded particles were also processed in the
Imprägnierkessel hergestellt. Hierzu wurde der Kessel mit einem Füllgrad von 80 % mit der Fest/Flüssigphase gefüllt wobei das Phasenverhältnis 0,32 betrug. Impregnation kettle manufactured. For this purpose, the vessel was filled with a solid / liquid phase with a filling level of 80%, the phase ratio being 0.32.
Als Festphase ist hier das TPU1 bzw. das TPU2 und als Flüssigphase das Gemisch aus Wasser mit Calciumcarbonat und einer oberflächenaktiven Substanz zu sehen. Auf dieses Gemisch wurde in den gasdichten Kessel, welcher vorher mit Stickstoff gespült wurde das Treibmittel (Butan) mit der in Tabelle 5 angegebenen Menge bezogen auf die Festphase (TPU1 oder TPU 2) aufgepresst. Der Kessel wurde unter Rühren der The solid phase is the TPU1 or TPU2 and the liquid phase is the mixture of water with calcium carbonate and a surface-active substance. The blowing agent (butane) was injected onto this mixture in the gas-tight vessel, which had previously been flushed with nitrogen, in the amount given in Table 5, based on the solid phase (TPU1 or TPU 2). The kettle was stirred while the
Fest/Flüssigphase erhitzt und bei einer Temperatur von 50 °C definiert Stickstoff bis zu einem Druck von 8 bar aufgepresst. Anschließend wurde bis zur gewünschten Solid / liquid phase heated and at a temperature of 50 ° C defined nitrogen pressed up to a pressure of 8 bar. Then it was up to the desired
Imprägniertemperatur (IMT) weiter geheizt. Bei Erreichen der Imprägniertemperatur und des Imprägnierdruckes wurde nach einer gegebenen Haltezeit der Kessel über ein Ventil entspannt. Die genauen Herstellparameter der Versuche sowie die erzielten Impregnation temperature (IMT) heated further. When the impregnation temperature and the impregnation pressure were reached, the boiler was released via a valve after a given holding time. The exact manufacturing parameters of the tests as well as the achieved
Schüttdichten sind in Tabelle 5 aufgelistet. Bulk densities are listed in Table 5.
Tabelle 5: Herstellparameter und erzielte Schüttdichte der imprägnierten Materialien TPU 1 und TPU 2 Table 5: Manufacturing parameters and bulk density of the impregnated materials TPU 1 and TPU 2
4. Verschweißung und Mechanik 4.1 Herstellung der Formkörper durch Wasserdampfverschweißung 4. Welding and mechanics 4.1 Manufacture of the molded body by steam welding
Die expandierten Granulate wurden anschließend auf einem Formteilautomaten der Firma Kurtz ersa GmbH (Energy Foamer) zu quadratischen Platten mit einer The expanded granules were then made into square plates with a on an automatic molding machine from Kurtz ersa GmbH (Energy Foamer)
Seitenlänge von 200 mm und einer Dicke von 10 mm bzw. 20 mm Dicke durch Side length of 200 mm and a thickness of 10 mm or 20 mm thickness
Beaufschlagung mit Wasserdampf verschweißt. Bei der Plattendicke unterscheiden sich die Verschweißungsparameter nur hinsichtlich der Kühlung. Die Welded upon application of water vapor. With the plate thickness, the welding parameters differ only in terms of cooling. The
Verschweißungsparameter der unterschiedlichen Materialien wurden so gewählt, dass die Plattenseite des finalen Formteils, welche der beweglichen Seite (Mil) des Welding parameters of the different materials were chosen so that the plate side of the final molded part, that of the movable side (Mil) of the
Werkzeugs zugewandt war, eine möglichst geringe Anzahl an kollabierten eTPU Partikeln aufwies. Durch die bewegliche Seite des Werkzeugs erfolgte gegebenenfalls auch die Spaltbedampfung. Unabhängig von dem Versuch wurde am Ende immer eine Kühlzeit von 120 s bei einer Plattendicke von 20 mm und 100 s bei einer 10 mm dicken Platte von der festen (Ml) und der beweglichen Seite des Werkzeugs eingestellt. Die jeweiligen Bedampfungsbedingungen sind in Tabelle 6 als Dampfdrücke aufgelistet. Die Platten werden für 4 Stunden bei 70 °C im Ofen gelagert. Facing the tool had the smallest possible number of collapsed eTPU particles. Due to the movable side of the tool, the gap was also steamed. Regardless of the test, a cooling time of 120 s with a plate thickness of 20 mm and 100 s with a 10 mm thick plate was always set at the end of the fixed (Ml) and the movable side of the tool. The respective steaming conditions are listed in Table 6 as steam pressures. The plates are stored in the oven for 4 hours at 70 ° C.
Tabelle 6: Bedampfungsbedingungen (Dampfdrücke) Table 6: Steaming conditions (vapor pressures)
Tabelle 7: Mechanische Eigenschaften Table 7: Mechanical properties
4.2 Vergleichsversuche Rückprallelastizität Zur Hervorhebung der besseren Rückprallelastizität des beanspruchten Materials wurden zwei TPU’s (TPU3 und TPU4), welche eine Hartphase aus MDI aber die identischen Shore Härten aufweisen wie das TPU 1 bzw. das TPU 2 ebenfalls im Imprägnierprozess wie oben beschrieben geschäumt. Hierzu wurde der Kessel mit einem Füllgrad von 80 % mit der Fest/Flüssigphase gefüllt wobei das Phasenverhältnis 0,32 betrug. 4.2 Comparative tests of resilience To emphasize the better resilience of the material used, two TPU's (TPU3 and TPU4) were foamed, which have a hard phase made of MDI but have the same Shore hardness as the TPU 1 or TPU 2, also in the impregnation process as described above. For this purpose, the vessel was filled with a solid / liquid phase with a filling level of 80%, the phase ratio being 0.32.
Als Festphase ist hier das TPU3 bzw. das TPU4 und als Flüssigphase das Gemisch aus Wasser mit Calciumcarbonat und einer oberflächenaktiven Substanz zu sehen. Auf dieses Gemisch wurde in den gasdichten Kessel welcher vorher mit Stickstoff gespült wurde das Treibmittel (Butan) mit der in Tabelle 8 angegebenen Menge bezogen auf die Festphase (TPU3 oder TPU4) aufgepresst. Der Kessel wurde unter Rühren der The solid phase is the TPU3 or TPU4 and the liquid phase is the mixture of water with calcium carbonate and a surface-active substance. The blowing agent (butane) was pressed onto this mixture in the gas-tight kettle which had previously been flushed with nitrogen in the amount given in Table 8, based on the solid phase (TPU3 or TPU4). The kettle was stirred while the
Fest/Flüssigphase erhitzt und bei einer Temperatur von 50 °C definiert Stickstoff bis zu einem Druck von 8 bar aufgepresst. Anschließend wurde bis zur gewünschten Solid / liquid phase heated and at a temperature of 50 ° C defined nitrogen pressed up to a pressure of 8 bar. Then it was up to the desired
Imprägniertemperatur (IMT) weiter geheizt. Bei Erreichen der Imprägniertemperatur und des Imprägnierdruckes wurde nach einer gegebenen Haltezeit der Kessel über ein Ventil entspannt. Impregnation temperature (IMT) heated further. When the impregnation temperature and of the impregnation pressure was released via a valve after a given holding time.
Tabelle 8: Herstellparameter und erzielte Schüttdichte der imprägnierten Materialien Table 8: Manufacturing parameters and bulk density of the impregnated materials
Die expandierten Granulate wurden anschließend auf einem Formteilautomaten der Firma Kurtz ersa GmbH (Energy Foamer) zu quadratischen Platten mit einer The expanded granules were then made into square plates with a on an automatic molding machine from Kurtz ersa GmbH (Energy Foamer)
Seitenlänge von 200 mm und einer Dicke von 20 mm Dicke durch Beaufschlagung mit Wasserdampf verschweißt. Die Verschweißungsparameter der unterschiedlichen Materialien wurden so gewählt, dass die Plattenseite des finalen Formteils, welche der beweglichen Seite (Mil) des Werkzeugs zugewandt war, eine möglichst geringe Anzahl an kollabierten eTPU Partikeln aufwies. Unabhängig von dem Versuch wurde am Ende immer eine Kühlzeit von 40 s von der festen (Ml) und der beweglichen Seite des Werkzeugs eingestellt. Die jeweiligen Bedampfungsbedingungen sind in Tabelle 9 aufgelistet. Die Platten werden anschließend für 4 Stunden bei 70 °C im Ofen gelagert. Side length of 200 mm and a thickness of 20 mm thickness welded by exposure to water vapor. The welding parameters of the different materials were chosen so that the plate side of the final molded part, which was facing the movable side (Mil) of the tool, had the smallest possible number of collapsed eTPU particles. Regardless of the test, a cooling time of 40 s was always set at the end of the fixed (Ml) and the movable side of the tool. The respective vapor deposition conditions are listed in Table 9. The plates are then stored in the oven for 4 hours at 70 ° C.
Tabelle 9: Verschweißungsparameter Table 9: Welding parameters
Anschließend wurde für alle Proben die Rückprallelastizität nach DIN EN ISO The resilience was then determined for all samples according to DIN EN ISO
8307:2008-03 bestimmt (Tabelle 10) 8307: 2008-03 determined (Table 10)
Tabelle 10: Mechanische Analyse Table 10: Mechanical analysis
Messmethoden: Für die Materialcharakterisierung können u.a. folgende Messmethoden genutzt werden:Measurement methods: For material characterization, the following measurement methods can be used:
DSC, DMA, TMA, NMR, FT-IR, GPC DSC, DMA, TMA, NMR, FT-IR, GPC
Mechanik (eTPU) Mechanics (eTPU)
Raumgewicht DIN EN ISO 845:2009-10 Weiterreißwiderstand DIN EN ISO 8067:2009-06 Density DIN EN ISO 845: 2009-10 tear resistance DIN EN ISO 8067: 2009-06
Dimensionelle Stabilitätsprüfung ISO 2796:1986-08 Dimensional stability test ISO 2796: 1986-08
Zugversuch ASTM D5035:2011 Tensile test ASTM D5035: 2011
Rückprallelastizität DIN 53512:2000-4 (Tabelle 7) Rebound resilience DIN 53512: 2000-4 (Table 7)
DIN EN ISO 8307:2008-03 (Tabelle 10) DIN EN ISO 8307: 2008-03 (table 10)
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WO 2016/146537 A1 WO 2016/146537 A1

Claims

Patentansprüche Claims
1. Geschäumtes Granulat umfassend ein thermoplastisches Polyurethan erhältlich oder erhalten durch Umsetzung mindestens der Komponenten (i) bis (iii): 1. Foamed granules comprising a thermoplastic polyurethane obtainable or obtained by reacting at least components (i) to (iii):
(i) eine Polyisocyanatzusammensetzung (IZ); (i) a polyisocyanate composition (IZ);
(ii) mindestens ein Kettenverlängerer (KV1 ), (ii) at least one chain extender (KV1),
(iii) eine Polyolzusammensetzung (PZ), wobei die Isocyanatzusammensetzung mindestens ein aliphatisches Diisocyanat mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht kleiner als 200 g/mol enthält. (iii) a polyol composition (PZ), the isocyanate composition containing at least one aliphatic diisocyanate with a number average molecular weight less than 200 g / mol.
2. Geschäumtes Granulat gemäß Anspruch 1 , wobei das aliphatische Diisocyanat ein 2. Foamed granules according to claim 1, wherein the aliphatic diisocyanate
lineares Diisocyanat mit einer geraden Anzahl C-Atome ist. is linear diisocyanate with an even number of carbon atoms.
3. Geschäumtes Granulat gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das aliphatische Diisocyanat Hexamethylendiisocyanat (HDI) ist. 3. Foamed granules according to claim 1 or 2, wherein the aliphatic diisocyanate is hexamethylene diisocyanate (HDI).
4. Geschäumtes Granulat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der 4. Foamed granules according to one of claims 1 to 3, wherein the
Kettenverlängerer (KV1 ) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 ,3-Propandiol, 1 ,2-Ethandiol, 1 ,4-Butandiol, 1 ,6-Hexandiol und HQEE. Chain extender (KV1) is selected from the group consisting of 1, 3-propanediol, 1, 2-ethanediol, 1, 4-butanediol, 1, 6-hexanediol and HQEE.
5. Geschäumtes Granulat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die 5. Foamed granules according to one of claims 1 to 4, wherein the
Polyolzusammensetzung ein Polyol ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyol composition a polyol selected from the group consisting of
Polyetheroien, Polyesteroien, Polycaprolactonpolyolen und Polycarbonatpolyolen enthält. Contains polyether, polyester, polycaprolactone polyols and polycarbonate polyols.
6. Geschäumtes Granulat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die 6. Foamed granules according to one of claims 1 to 5, wherein the
Polyolzusammensetzung ein Polyol ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyol composition a polyol selected from the group consisting of
Polytetrahydrofuranen mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht Mn im Bereich von 500 g/mol bis 2000g/mol enthält. Contains polytetrahydrofurans with a number average molecular weight Mn in the range from 500 g / mol to 2000 g / mol.
7. Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Granulats umfassend die Schritte 7. A method for producing a foamed granulate comprising the steps
(i) Bereitstellen einer Zusammensetzung (Z1) enthaltend ein thermoplastisches(i) providing a composition (Z1) containing a thermoplastic
Polyurethan, wobei das thermoplastische Polyurethan erhalten oder erhältlich ist Umsetzung mindestens der Komponenten (a) bis (c): Polyurethane, the thermoplastic polyurethane being obtained or obtainable Reaction of at least components (a) to (c):
(a) eine Polyisocyanatzusammensetzung (IZ); (a) a polyisocyanate composition (IZ);
(b) mindestens ein Kettenverlängerer (KV1), (b) at least one chain extender (KV1),
(c) eine Polyolzusammensetzung (PZ), wobei die Isocyanatzusammensetzung mindestens ein aliphatisches Diisocyanat mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht kleiner als 200 g/mol enthält; (ii) Imprägnierung der Zusammensetzung (Z1 ) mit einem Treibmittel unter Druck;(c) a polyol composition (PZ), the isocyanate composition containing at least one aliphatic diisocyanate with a number average molecular weight less than 200 g / mol; (ii) impregnating the composition (Z1) with a blowing agent under pressure;
(iii) Expandieren der Zusammensetzung (Z1) mittels Druckabfall. 8. Geschäumtes Granulat, erhalten oder erhältlich gemäß einem Verfahren nach Anspruch(iii) expanding the composition (Z1) by means of pressure drop. 8. Foamed granules obtained or obtainable by a process according to claim
7. 7.
9. Verwendung eines geschäumten Granulats gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 oder 8 zur Herstellung eines Formkörpers. 9. Use of a foamed granulate according to one of claims 1 to 6 or 8 for the production of a shaped body.
10. Verwendung gemäß Anspruch 9, wobei die Herstellung des Formkörpers mittels 10. Use according to claim 9, wherein the production of the shaped body by means
Verschweißen oder Verkleben der Partikel miteinander erfolgt. The particles are welded or glued together.
11. Verwendung gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei der Formkörper eine Schuhsohle, ein Teil einer Schuhsohle, ein Fahrradsattel, eine Polsterung, eine Matratze, Unterlage, Griff,11. Use according to claim 9 or 10, wherein the molded body is a shoe sole, part of a shoe sole, a bicycle saddle, padding, a mattress, pad, handle,
Schutzfolie, ein Bauteil im Automobilinnen- und -außenbereich ist. Protective film, a component in the automotive interior and exterior.
12. Verwendung eines geschäumten Granulats gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 oder 8 in Bällen und Sportgeräten oder als Bodenbelag und Wandverkleidung, insbesondere für Sportflächen, Leichtathletiklaufbahnen, Sporthallen, Kinderspielplätzen und Gehwegen. 12. Use of a foamed granulate according to one of claims 1 to 6 or 8 in balls and sports equipment or as flooring and wall covering, in particular for sports areas, athletic tracks, sports halls, children's playgrounds and walkways.
13. Hybridmaterial enthaltend eine Matrix aus einem Polymer (PM) und ein geschäumtes Granulat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 oder 8 oder ein geschäumtes Granulat erhältlich oder erhalten nach einem Verfahren gemäß Anspruch 7. 13. Hybrid material containing a matrix of a polymer (PM) and a foamed granulate according to one of claims 1 to 6 or 8 or a foamed granulate obtainable or obtained by a method according to claim 7.
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