EP4004090A1 - Verfahren zur herstellung eines polyurethanfilms - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines polyurethanfilms

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Publication number
EP4004090A1
EP4004090A1 EP20733907.8A EP20733907A EP4004090A1 EP 4004090 A1 EP4004090 A1 EP 4004090A1 EP 20733907 A EP20733907 A EP 20733907A EP 4004090 A1 EP4004090 A1 EP 4004090A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
polyurethane
silicone
film
solid
mass
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
EP20733907.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thorsten Neumann
Susanne Feineis
Natascha RIEHLE
Joachim Meyer
Andreas Gerken
Erhard Barho
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.)
HORNSCHUCH AG K
Konrad Hornschuch AG
Original Assignee
HORNSCHUCH AG K
Konrad Hornschuch AG
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 HORNSCHUCH AG K, Konrad Hornschuch AG filed Critical HORNSCHUCH AG K
Publication of EP4004090A1 publication Critical patent/EP4004090A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18—Manufacture of films or sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2375/00—Characterised by the use of polyureas or polyurethanes; Derivatives of such polymers
    • C08J2375/04—Polyurethanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2483/00—Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Derivatives of such polymers
    • C08J2483/04—Polysiloxanes
    • C08J2483/07—Polysiloxanes containing silicon bound to unsaturated aliphatic groups

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a polyurethane film that is formed on the basis of a high-solid polyurethane system and, for example, as a film for the surface coating of components, for example in the automotive sector, for covering electrical and possibly illuminated components, as a screen or projection surface or as a layer one
  • Multi-layer composite for example for the formation of an artificial leather
  • a high-solid polyurethane system is a
  • High-solid polyurethane compositions generally have problems with regard to viscosity at higher temperatures, since these increase with the temperature
  • Discharge nozzles are operated to cause air bubbles and air inclusions, which have an effect on the finished product in the form of waves and flow lines, as such high-solid polyurethane compounds can be water-like
  • polyurethane-based films exhibit mechanical properties
  • Stability has a certain temperature dependence. For example, polyurethane systems that are designed for low temperatures begin to flow at higher temperatures.
  • TPU Polyurethane systems
  • Elasticities of such polyurethanes can be set by the degree of crosslinking that can be used to a limited extent and the ethers, esters or carbonate units used and their chain lengths between the crosslinking points.
  • the known polyurethane systems have either in terms of translucency (0 to 20%), high image accuracy, constant elasticity over a wide temperature range, insufficient resistance to environmental influences (for example to oils, fats, temperature, moisture and insect repellent additives) or nonexistent or only inadequate surface structurability causes undesirable problems.
  • silicones or polyurethane silicones (grafting to or grafting from technologies, polyurethane-silicone copolymers) are seen, which generally have a much more pronounced resilience over a wide temperature range and are thermally stable over the long term, but have the disadvantage of poor haptic divisibility as well
  • condensation-crosslinking and peroxide-crosslinking systems have a strong and, for example, for the Application in automobile interiors on undesirable odor.
  • platinum-catalyzed systems are sensitive to amines, which are used as
  • Diols for the formation of polyurethanes can with silanes, which at
  • platinum-crosslinked systems are used, enter into reactions and split off hydrogen, which leads to the formation of bubbles, which are undesirable, for example with regard to translucency.
  • thermoplastic polyurethanes also have a strong temperature dependency with regard to their mechanical stability, provided they are not crosslinked.
  • the film softens at higher temperatures and the mechanical properties deteriorate as a result
  • the object of the invention is to provide a method for producing a
  • Propose polyurethane film that can be used in a wide temperature range especially during processing and application
  • the invention proposes providing a mass which contains at least the following components:
  • the high solid polyurethane system and the silicone system are identical to the high solid polyurethane system and the silicone system.
  • reaction temperature of the high-solid polyurethane system is above the reaction temperature of the silicone system.
  • This mass of the high-solid polyurethane system and the silicone system is mixed and applied to a suitable base, for example using a direct coating process, and then by heating under suitable temperature control for gelling, crosslinking and / or
  • the solubility of the amine in the isocyanate prepolymer improves and the amine reacts with the isocyanate groups to lengthen the chain.
  • the reaction temperature of the high-solid polyurethane system is selected above the reaction temperature of the silicone system, a hybrid composite is formed according to the invention, since a primary silicone network is initially formed from the silicone system in a liquefied polyurethane matrix below the polyurethane reaction temperature. Only when the temperature rises further does the high-solid polyurethane system react, gel and cross-link within the primary silicone network that has already been formed.
  • the feel, resilience can be varied in a wide temperature range and the translucency can be varied within wide limits.
  • the solid crosslinker can be introduced into the high-solid polyurethane system in the form of a finely divided powder.
  • Solid crosslinkers dihydrazides such as adipic acid dihydrazide or
  • Carbodihydrazide can be used.
  • the high-solid polyurethane system can comprise either reactive or blocked groups.
  • a silicone system can, for example, have a reaction or crosslinking temperature of approx. 60 ° C to 100 ° C (determined for example by DSC and theological measurements), preferably 70 ° C to 90 ° C, with a high Solid polyurethane system can be combined with a reaction or crosslinking temperature of 100 ° C to 200 ° C, preferably 120 ° C to 160 ° C, so that it is possible to use all components of the mass provided in any ratio
  • the silicone system used can be, for example, a commercially available liquid silicone system with hydride-functional and vinyl-functional silicones, which is combined with a commercially available high-solid polyurethane system to form the composition according to the invention.
  • composition used in the process according to the invention can consist of a proportion of 0.1 to 99% by weight, preferably 5 to 50% by weight, of the silicone system, with the remaining proportion corresponding to 1 to 99.9% by weight. %, preferably 50 to 95% by weight, is formed by the high-solid polyurethane system. If the proportion of the silicone system exceeds 50% by weight, the adhesion to any other layers is impaired.
  • composition used in the process according to the invention can, based on the total mass of silicone system and high-solid polyurethane system, contain up to 50% by weight of additives, for example from dyes, pigments, matting agents, fillers, flame retardants, rheology and viscosity additives how to thicken and / or solvents and electrical and / or thermal conductivity additives are formed.
  • additives for example from dyes, pigments, matting agents, fillers, flame retardants, rheology and viscosity additives how to thicken and / or solvents and electrical and / or thermal conductivity additives are formed.
  • the dyes and pigments can include, for example, Iriodine or so-called cool-color pigments, which achieve dark shades, for example, but are transparent in the IR range, which is used, for example, to form foils from the polyurethane film according to the invention for covering infrared sensors, for example for transmitting optoelectronic Signals is an advantage.
  • both dyes and pigments can be used, which are present in powder form, as a batch in plasticizers, solvents or emulsified in a polymer matrix (prepolymer).
  • the mass provided is made by commercially available dispersing systems
  • the proportion of dyes and / or pigments is selected so that, on the one hand, a high degree of coverage of the color space is possible, and, on the other hand, a coverage that extends through the polyurethane film according to the invention
  • Fluoroscopy can be guaranteed if this is desired for the particular application.
  • the flame retardants that can be introduced into the mass can include, for example, phosphorus and / or blocked nitrogen compounds, expandable graphite and / or hydroxides based on aluminum and / or magnesium, barium, calcium, zinc, borates, sulfates, chalks and zeolites.
  • Polyurethane film can be adjusted with regard to the dissipation of electrical charges or faster heating.
  • provided workpiece surfaces but in particular also tapes or textile supports, such as woven, knitted or knitted fabrics can serve. These can be based on silicone, polyurethane, polyester or cotton, viscose, carbon fibers or mixtures thereof.
  • Crosslinking has been transferred to a polyurethane film located on the base, to be left on the base, for example if it is designed in the form of a textile carrier that already has a material connection to the polyurethane film or the polyurethane film is separated or respectively after its formation from the base . detached, for example removed from a silicone tape serving as a base, so that a cleaner
  • Polyurethane film is obtained.
  • At least one further layer based on a polyurethane can then be applied to the top and / or bottom of the film, regardless of whether the base is still connected to the film or has been separated from it.
  • the polyurethane film produced according to the invention can be formed on the underside with a textile carrier in the context of a multilayer composite used as artificial leather and on the upper side, optionally with the interposition of a further applied solvent-based or aqueous polyurethane layer, be provided with a surface coating based on a varnish, which for the desired feel and environmental properties cares.
  • the surface of the polyurethane film produced according to the invention can also be provided directly with a lacquer coating; in addition, it can be provided with a surface structure, for example an embossing, for example in the manner of a leather grain.
  • a suitable adhesive layer For example, based on a polyurethane or a PU acrylate, to be applied to the underside of the polyurethane film produced according to the invention and to establish a connection to a suitable carrier or a component surface via this adhesive layer.
  • polyurethane films can thus be produced which, as a single film layer or as part of a multilayer composite system, have a particularly high elasticity of at least 50% extensibility, preferably at least 300% extensibility with at least 70%, preferably 100% recovery
  • haptic adaptation can take place, for example, by embossing the surface and / or a corresponding haptic finish, for example by means of lacquer coating.
  • the polyurethane film produced according to the invention and exhibiting high translucency can also be modified for active light coupling by connecting the underside of the polyurethane film to a further polyurethane layer, which is introduced microstructures is modified in that the refractive index is modified for example by acrylates or similar compounds or matting agents so that an active homogeneous illumination of the polyurethane film above it and produced by the method according to the invention is guaranteed.
  • the polyurethane film produced according to the invention can also function, for example, as a film for covering electrical and optical components, which, if necessary, can be pressed into the film at the same time
  • the haptic effect is illustrated by nestling them on the component.
  • produced polyurethane film can be covered without impairing its function, for example to provide air conditioning functions without visible components.
  • the polyurethane film produced by the process according to the invention is also completely halogen-free and thus meets the prevailing environmental protection requirements.
  • the polyurethane film produced can be optically modified within wide limits thanks to its particularly easy printable surface that can be structured, for example, by embossing, and can be adapted to the respective purpose, for example for applications in the automotive, interior and contract sectors.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Polyurethanfilms, umfassend die Schritte: - Bereitstellen einer Masse, umfassend ein High-Solid Polyurethansystem mit einem Feststoffanteil von mindestens 80% aus einem Isocyanatprepolymer oder einer Mischung von Polyolen und Isocyanaten und einem Feststoffvernetzer auf Basis eines Amins, und ein Silikonsystem, enthaltend ein additionsvernetzendes Silikon umfassend Silan- und Vinylgruppen tragende Polymere und Oligomere und einen Platinkatalysator, die miteinander vermischt werden, wobei die Reaktionstemperatur des High-Solid Polyurethansystems oberhalb der Reaktionstemperatur des Silikonsystems liegt; - Aufbringen der Masse auf eine Unterlage; - Aufheizen und Ausgelieren der auf die Unterlage aufgebrachten Masse unter Wärmezufuhr zu einem Film, wobei zunächst ein primäres Silikonnetzwerk aus dem Silikonsystem gebildet wird, in welchem mit steigender Temperatur das High-Solid Polyurethansystem vernetzt.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Herstellung eines Polyurethanfilms
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Polyurethanfilms, der auf Basis eines High-Solid Polyurethansystems gebildet ist und beispielsweise als Folie zur Oberflächenbeschichtung von Bauteilen, etwa im Automotive- Bereich, zur Abdeckung elektrischer und gegebenenfalls beleuchteter Bauteile, als Leinwände oder Projektionsfläche oder als Schicht eines
Mehrschichtverbundes, zum Beispiel zur Ausbildung eines Kunstleders
Verwendung findet.
Unter einem High-Solid Polyurethansystem wird erfindungsgemäß ein
Feststoffgehalt von mindestens 80 %, vorzugsweise auch deutlich darüber, beispielsweise mindestens 96 %, verstanden.
High-Solid Polyurethanmassen weisen im allgemeinen Probleme hinsichtlich der Viskosität bei höheren Temperaturen auf, da diese mit steigenden
Temperaturen einer extremen Viskositätsreduktion unterliegen.
Dementsprechend kommt es in Öfen, welche mit Konvektion, d. h. mit
Austrittsdüsen betrieben werden, zu Verblasungen und Lufteinschlüssen, die sich in Form von Wellen und Verfließlinien am fertigen Produkt auswirken, da solche High-Solid Polyurethanmassen sich bis zu einer wasserartigen
Konsistenz verflüssigen. Neben der Verblasung kann es in aus derartigen High- Solid Polyurethanmassen gebildeten Polyurethanfilmen auch zu anderen unerwünschten Phänomenen, wie inhomogenen Farbverläufen kommen, die durch unterschiedliche Schichtdicken ausgelöst werden. Ein System zum Einstellen der Viskosität, welche diesem Effekt entgegengewirkt, wurde bislang nicht gefunden. Zwar kann durch das Aufträgen von ultradünnen Schichten einer Schichtdicke von etwa 50 bis 80 g/m2 aus derartigen High-Solid Polyurethanmassen ein Verblasen der Schicht reduziert werden. Bei gängigen Streichtemperaturen ist jedoch die Scherkraft einer solchen Masse beim Streichen so hoch, dass eine solch dünne Schicht nicht applizierbar ist.
Durch mehrmaliges Aufträgen einer möglichst dünnen Schicht kann dieses Problem nur begrenzt eliminiert werden, da der Verfließprozess bei
mehrmaligem Auftrag verstärkt wird, in dem sich die Fehlstellen aufaddieren.
Ferner weisen Filme auf Polyurethanbasis bezüglich der mechanischen
Stabilität eine gewisse Temperaturabhängigkeit auf. So fangen beispielsweise Polyurethansysteme, welche für Tieftemperaturen ausgelegt sind, bei höheren Temperaturen an zu fließen.
Darüber hinaus ist es bekannt, Filme aus thermoplastischen
Polyurethansystemen (TPU) herzustellen. Im Allgemeinen können die
Elastizitäten von derartigen Polyurethanen durch den bedingt einsetzbaren Vernetzungsgrad und die verwendeten Ether, Ester oder Carbonateinheiten sowie deren Kettenlängen zwischen den Vernetzungspunkten eingestellt werden. Jedoch weisen die bekannten Polyurethansysteme entweder bezüglich der Transluzenz (0 bis 20 %), hoher Abbildegenauigkeit, einer gleichbleibenden Elastizität über einen breiten Temperaturbereich, einer nicht ausreichenden Umwelteinflussresistenz (zum Beispiel gegenüber Ölen, Fetten, Temperatur, Feuchtigkeit und Insektenschutzadditiven) oder einer nicht gegebenen oder nur unzureichenden Oberflächenstrukturierbarkeit unerwünschte Probleme auf.
Als Alternative werden Silikone oder Polyurethansilikone (Grafting to oder Grafting from Technologien, Polyurethan-Silikon-Copolymere) gesehen, welche im Allgemeinen eine wesentlich ausgeprägtere Rückstellelastizität über einen breiten Temperaturbereich aufweisen sowie thermisch langzeitstabil sind, jedoch den Nachteil einer schlechten haptischen Einsteilbarkeit sowie
Verklebbarkeit aufweisen. Zudem weisen derartige kondensationsvernetzende und peroxidvernetzende Systeme einen starken und beispielsweise für die Anwendung in Automobilinnenräumen unerwünschten Geruch auf. Andererseits sind platinkatalysierte Systeme sensitiv gegenüber Aminen, welche als
Nebenprodukt bei den Polyurethanen anfallen, Schwefelverbindungen wie Thiolen, Alkohol und starken Basen sowie reduzierenden Verbindungen, wodurch eine Vernetzung durch Additionsverfahren beeinträchtigt und zum Teil unkontrollierbar wird. Weisen die Polyurethansysteme darüber hinaus hohe kristalline Bestandteile auf, können diese zur Eintrübung des Polyurethanfilms und der damit verbundenen reduzierten Abbildegenauigkeit führen. Nicht kristalline Produkte hingegen weisen meist eine eingeschränkte
Rückstellelastizität und Formstabilität auf, sofern die entsprechende Vernetzung nicht ausreichend gewählt wurde. Werden solche Filme als Leinwand oder Projektionsfläche zur Durchleuchtung verwendet, sind jedoch hohe Transluzenz und Abbildegenauigkeit gefordert.
Diole zur Bildung von Polyurethanen können mit Silanen, welche bei
platinvernetzten Systemen verwendet werden, Reaktionen eingehen und Wasserstoff abspalten, welcher zur Bildung von Blasen führt, die beispielsweise im Hinblick auf die Transluzenz unerwünscht sind.
Filme auf Basis von thermoplastischen Polyurethanen weisen darüber hinaus, sofern sie nicht vernetzt vorliegen, eine starke Temperaturabhängigkeit bezüglich ihrer mechanischen Stabilität auf. Insbesondere bei Polyurethan- Folien, die auch bei niedrigen Temperaturen über eine gute mechanische Stabilität verfügen, kommt es bei höheren Temperaturen zu einem Erweichen der Folie und resultierend zu einer Verschlechterung der mechanischen
Stabilität.
Alternative Elastomere, wie Polybutadien oder Ethylen-Propylen-Dien- Kautschuk weisen häufig auch eine temperaturabhängige Rückstellelastizität auf und die haptische Anpassung dieser Polymeroberflächen erweist sich als schwierig.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines
Polyurethanfilms vorzuschlagen, der in einem breiten Temperaturbereich insbesondere während der Verarbeitung und der Anwendung seine
mechanischen Werte beibehält, insbesondere eine hohe Dehnbarkeit bei vollständiger elastischer Rückstellbarkeit und hohe Umwelteinflussstabilität und bei Bedarf transluzent ausgebildet ist und hinsichtlich seiner Haptik anpassbar ist.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß die Ausgestaltung eines Verfahrens gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1
vorgeschlagen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind
Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Zur Herstellung des Polyurethanfilms mit den gewünschten Eigenschaften schlägt die Erfindung vor, eine Masse bereitzustellen, die mindestens die folgenden Komponenten enthält:
• ein High-Solid-Polyurethansystem mit einem Feststoffanteil von
mindestens 80 %, vorzugsweise mindestens 96 %, welches aus einem (freien) Isocyanatprepolymer oder einer Mischung von Polyolen und Isocyanaten zur Direktherstellung und einem Feststoffvernetzer auf Basis eines Amins gebildet wird;
• ein Silikonsystem, enthaltend ein additionsvernetzendes Silikon,
umfassend Silan- und Vinylgruppen tragende Polymere und Oligomere und einen Platinkatalysator, die miteinander vermischt werden.
Das High-Solid-Polyurethansystem und das Silikonsystem werden
erfindungsgemäß so ausgewählt, dass die Reaktionstemperatur des High-Solid- Polyurethansystem oberhalb der Reaktionstemperatur des Silikonsystems liegt.
Diese Masse aus dem High-Solid-Polyurethansystem und dem Silikonsystem wird vermischt und auf einer geeigneten Unterlage aufgebracht, beispielsweise über ein Direktbeschichtungsverfahren, und dann durch Aufheizen unter geeigneter Temperaturführung zum Ausgelieren, Vernetzen und/oder
Kettenverlängern gebracht, wobei sich der gewünschte Polyurethanfilm auf der Unterlage ausbildet.
Bei Raumtemperatur kommt es durch die geringe Reaktionsfreudigkeit des Feststoffvernetzers auf Basis eines Amins noch zu keiner direkten Reaktion mit dem Isocyanat, insbesondere wenn dieses in aliphatischer Form vorliegt.
Ferner ist das als Feststoff vorliegende Amin nicht in der Lage, den
Platinkatalysator zu blockieren oder zu deaktivieren. Aus diesem Grund kommt es zu keiner Feststoffreaktion zwischen dem kristallinen Amin und dem
Platinkatalysator.
Wird jedoch im Zuge des Aufheizens der Masse die Temperatur erhöht, verbessert sich die Löslichkeit des Amins in dem Isocyanatprepolymer und das Amin reagiert mit den Isocyanatgruppen unter Kettenverlängerung ab.
Da erfindungsgemäß die Reaktionstemperatur des High-Solid- Polyurethansystem oberhalb der Reaktionstemperatur des Silikonsystems gewählt wird, bildet sich erfindungsgemäß ein Hybridverbund aus, da sich zunächst ein primäres Silikonnetzwerk aus dem Silikonsystem in einer verflüssigten Polyurethanmatrix unterhalb der Polyurethan-Reaktionstemperatur ausbildet. Erst bei weiterer Steigerung der Temperatur reagiert, geliert und vernetzt das High-Solid-Polyurethansystem innerhalb des bereits gebildeten primären Silikonnetzwerks.
Durch Variation der Mengenverhältnisse des in der bereitgestellten Masse enthaltenen High-Solid-Polyurethansystems und Silikonsystems lässt sich die Haptik, Rückstellelastizität im breiten Temperaturbereich und die Transluzenz in weiten Grenzen variieren.
Nach einem Vorschlag der Erfindung kann der Feststoffvernetzer in Form eines fein verteilten Pulvers in das High-Solid-Polyurethansystem eingebracht werden. Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung können als Feststoffvernetzer Dihydrazide, wie Adipinsäuredihydrazid oder
Carbodihydrazid eingesetzt werden.
Das High-Solid-Polyurethansystem kann nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung entweder reaktive oder blockierte Gruppen umfassen.
Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann ein Silikonsystem beispielsweise mit einer Reaktions- bzw. Vernetzungstemperatur von ca. 60 °C bis 100 °C (beispielsweise durch DSC und Theologische Messungen ermittelt), vorzugsweise 70°C bis 90 °C, mit einem High-Solid-Polyurethansystem mit einer Reaktions- bzw. Vernetzungstemperatur von 100 °C bis 200 °C, vorzugsweise 120 °C bis 160 °C kombiniert werden, sodass es möglich ist, alle Komponenten der bereitgestellten Masse im beliebigen Verhältnis bei
Raumtemperatur zu mischen und bereitzustellen, ohne dass es zu einer Reaktion bzw. Inhibierung der Reaktionskomponenten kommt.
Das verwendete Silikonsystem kann beispielsweise ein handelsübliches Flüssigsilikonsystem mit hydridfunktionellen und vinylfunktionellen Silikonen sein, welches mit einem handelsüblichen High-Solid-Polyurethansystem zu der erfindungsgemäßen Masse kombiniert wird.
Die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendete Masse kann zu einem Anteil von 0,1 bis 99 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 50 Gew.-% aus dem Silikonsystem bestehen, wobei der verbleibende Anteil von entsprechend 1 bis 99,9 Gew.-%, vorzugsweise 50 bis 95 Gew.-% von dem High-Solid- Polyurethansystem gebildet wird. Sofern der Anteil des Silikonsystems 50 Gew.-% überschreitet, wird die Haftung zu etwaigen anderen Schichten beeinträchtigt.
Die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendete Masse kann darüber hinaus bezogen auf die Gesamtmasse an Silikonsystem und High- Solid-Polyurethansystem bis zu 50 Gew.-% Zuschlagstoffe enthalten, die beispielsweise aus Farbstoffen, Pigmenten, Mattierungsmitteln, Füllstoffen, Flammschutzmitteln, Rheologie- und Viskositätsadditiven, wie Verdickern und/oder Lösemitteln sowie elektrischen und/oder thermischen Leitfähigkeitsadditiven gebildet sind.
Die Farbstoffe und Pigmente können beispielsweise Iriodine oder auch sogenannte cool-color Pigmente umfassen, welche beispielsweise dunkle Farbtöne erreichen, jedoch im IR-Bereich transparent sind, was beispielsweise zur Ausbildung von Folien aus dem erfindungsgemäßen Polyurethanfilms zur Abdeckung von Infrarotsensoren beispielsweise zur Übermittlung von opto elektronischen Signalen von Vorteil ist.
Zur homogenen Farbgebung können sowohl Farbstoffe wie auch Pigmente verwendet werden, welche sowohl in Pulverform, als Batch in Weichmacher, Lösemittel oder in einer Polymermatrix (Prepolymer) emulgiert vorliegen. Eine Dispersion der farbgebenden Substanz(en) in der erfindungsgemäß
bereitgestellten Masse wird durch handelsübliche Dispergiersysteme
ermöglicht. Der Anteil an Farbstoffen und/oder Pigmenten wird so gewählt, dass einerseits eine hohe Abdeckung des Farbraums möglich ist, andererseits eine durch den erfindungsgemäßen Polyurethanfilm hindurch geführte
Durchleuchtung gewährleistet werden kann, sofern dies für den jeweiligen Anwendungszweck gewünscht ist.
Die in die Masse einbringbaren Flammschutzmittel können beispielsweise Phosphor- und/oder geblockte Stickstoffverbindungen, Blähgraphit und/oder Hydroxide auf Basis von Aluminium und/oder Magnesium, Barium, Calcium, Zink, Borate, Sulfate, Kreiden und Zeolithe umfassen.
Durch Einbringen von elektrischen und/oder thermischen Leitfähigkeitsadditiven kann der im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte
Polyurethanfilm hinsichtlich der Ableitung elektrischer Aufladungen oder schnellerer Durchwärmung eingestellt werden.
Als Unterlage zum Aufbringen der erfindungsgemäß bereitgestellten Masse können bereitgestellte Werkstückoberflächen, insbesondere aber auch Bänder oder textile Träger, wie Gewebe, Gestricke oder Gewirke dienen. Diese können auf Basis von Silikon, Polyurethan, Polyester oder Baumwolle, Viskose, Carbonfasern oder Mischungen derselben ausgebildet sein.
Es ist möglich, die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens auf der Unterlage aufgebrachte Masse, die durch Aufheizen, Ausgelieren und
Vernetzen zu einem auf der Unterlage befindlichen Polyurethanfilm überführt worden ist, auf der Unterlage zu belassen, beispielsweise wenn diese in Form eines textilen Trägers ausgebildet ist, der ohnehin eine stoffliche Verbindung zum Polyurethanfilm eingeht oder aber der Polyurethanfilm wird nach seiner Ausbildung von der Unterlage getrennt bzw. abgelöst, beispielsweise von einem als Unterlage dienenden Silikonband abgezogen, sodass ein reiner
Polyurethanfilm erhalten wird.
Auf die Ober- und/oder Unterseite des Films kann sodann mindestens eine weitere Schicht auf Basis eines Polyurethans aufgebracht werden, und zwar unabhängig davon, ob die Unterlage noch mit dem Film verbunden ist oder von diesem getrennt wurde.
Beispielsweise kann der erfindungsgemäß hergestellte Polyurethanfilm im Rahmen eines als Kunstleder verwendeten Mehrschichtverbundes unterseitig mit einem textilen Träger ausgebildet sein und oberseitig gegebenenfalls unter Zwischenlage einer weiteren aufgebrachten lösemittelhaltigen oder wässrigen Polyurethanschicht mit einer Oberflächenbeschichtung auf Basis eines Lackes versehen sein, die für die gewünschte Haptik und die Umwelteigenschaften sorgt.
Die Oberfläche des erfindungsgemäß hergestellten Polyurethanfilms kann auch unmittelbar mit einer Lackbeschichtung versehen werden, darüber hinaus kann sie mit einer Oberflächenstrukturierung, zum Beispiel einer Prägung, etwa nach Art einer Ledernarbe versehen werden.
Anstelle der unmittelbaren Verbindung des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Polyurethanfilms im Bereich seiner Unterseite mit einem textilen Träger kann auch vorgesehen sein, eine geeignete Haftschicht, beispielsweise auf Basis eines Polyurethans oder eines PU-Acrylats auf die Unterseite des erfindungsgemäß hergestellten Polyurethanfilms aufzubringen und über diese Haftschicht eine Verbindung zu einem geeigneten Träger oder einer Bauteiloberfläche herzustellen.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens können somit Polyurethanfilme hergestellt werden, die als einzelne Filmschicht oder auch im Rahmen eines Mehrschichtverbundsystemes eine besonders hohe Elastizität von mindestens 50 % Dehnbarkeit, vorzugsweise mindestens 300 % Dehnbarkeit bei mindestens 70 %iger, vorzugsweise 100 %iger Rückstellung zum
Ausgangszustand in einem Temperaturbereich von -45 °C bis 150 °C bei gleichzeitiger Transluzenz und Langzeitwärmestabilität sicherstellen. Bei entsprechenden Versuchen wurde beispielsweise eine Langzeitwärmestabilität bei Lagerung von 500 Stunden während 100 °C oder 84 Tagen bei 90 °C problemlos erreicht. Zudem kann eine optionale haptische Anpassung beispielsweise durch Prägungen der Oberfläche und/oder entsprechendes Haptikfinish zum Beispiel mittels Lackbeschichtung erfolgen.
Neben dem bereits erwähnten Einsatz des erfindungsgemäß hergestellten Polyurethanfilms im Rahmen eines Kunstleders oder zur Beschichtung einer Bauteiloberfläche kann der erfindungsgemäß hergestellte und eine hohe Transluzenz aufweisende Polyurethanfilm auch zur aktiven Lichteinkopplung modifiziert werden, in dem die Unterseite des Polyurethanfilms mit einer weiteren Polyurethanschicht verbunden wird, welche durch eingebrachte Mikrostrukturen modifiziert ist, in dem der Brechungsindex beispielsweise durch Acrylate o. ä. Verbindungen bzw. Mattierungsmittel so modifiziert wird, dass eine aktive homogene Beleuchtung des darüber befindlichen und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Polyurethanfilms gewährleistet ist.
Der erfindungsgemäß hergestellte Polyurethanfilm kann beispielsweise auch als Folie zur Verdeckung von elektrischen und optischen Bauteilen fungieren, welche bei Bedarf durch Einpressen in die Folie bei gleichzeitiger
Anschmiegung derselben an das Bauteil einen haptischen Effekt illustriert.
Durch Einsatz der bereits erwähnten cool-color Pigmente können hinter einer solchen Folie verbaute Infrarotsensoren verdeckt werden, ohne deren Funktion zu beeinträchtigen. Ferner ist es möglich, Temperaturen von Gegenständen durch eine solche Folie hindurch zu messen. Durch die Verwendung der erfindungsgemäß hergestellten Polyurethanfilme ist es weiterhin möglich, einen Feuchtigkeitsaustausch durch eine solchermaßen gebildete Folie zu gewährleisten. Ein elektrisches Bauteil zur Messung der Feuchtigkeit kann insoweit von einer Folie aus dem erfindungsgemäß
hergestellten Polyurethanfilm verdeckt werden, ohne dessen Funktion zu beeinträchtigen, um zum Beispiel Klimatisierungsfunktionen ohne sichtbare Komponenten zu bieten.
Neben der hohen Transluzenz ist der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Polyurethanfilm darüber hinaus vollkommen halogenfrei und genügt damit den herrschenden Umweltschutzanforderungen.
Darüber hinaus kann der hergestellte Polyurethanfilm durch seine besonders gut bedruckbare und zum Beispiel durch Prägen strukturierbare Oberfläche in weiten Grenzen optisch modifiziert und an den jeweiligen Einsatzzweck zum Beispiel für Anwendungen im Automotive-, Interior- und Contractbereich angepasst werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung eines Polyurethanfilms, umfassend die Schritte:
- Bereitstellen einer Masse, umfassend ein High-Solid Polyurethansystem mit einem Feststoffanteil von mindestens 80% aus einem
Isocyanatprepolymer oder einer Mischung von Polyolen und Isocyanaten und einem Feststoffvernetzer auf Basis eines Amins, und ein
Silikonsystem, enthaltend ein additionsvernetzendes Silikon umfassend Silan- und Vinylgruppen tragende Polymere und Oligomere und einen Platinkatalysator, die miteinander vermischt werden, wobei die
Reaktionstemperatur des High-Solid Polyurethansystems oberhalb der Reaktionstemperatur des Silikonsystems liegt;
- Aufbringen der Masse auf eine Unterlage;
- Aufheizen und Ausgelieren der auf die Unterlage aufgebrachten Masse unter Wärmezufuhr zu einem Film, wobei zunächst ein primäres
Silikonnetzwerk aus dem Silikonsystem gebildet wird, in welchem mit steigender Temperatur das High-Solid Polyurethansystem vernetzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als
Feststoffvernetzer Dihydrazide, wie Adipinsäuredihydrazid oder
Carbodihydrazid eingesetzt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass das High-Solid-Polyurethansystem reaktive oder blockierte Gruppen umfasst.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Silikonsystem eine Vernetzungstemperatur von 60 °C bis 100 °C aufweist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das High-Solid Polyurethansystem eine Vernetzungstemperatur von 100 °C bis 200 °C aufweist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das High-Solid Polyurethansystem einen Feststoffanteil von mindestens 96% aufweist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse 0,1 bis 99 Gew.-% des Silikonsystems und 1 bis 99,9 Gew.-% des High-Solid Polyurethansystems umfasst.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in die Masse bis zu 50 Gew.-% Zuschlagstoffe, ausgewählt aus
Farbstoffen, Pigmenten, Mattierungsmitteln, Füllstoffen,
Flammschutzmittel, Verdicker und/oder Lösemittel sowie elektrische und/oder thermische Leitfähigkeitsadditive eingebracht werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die
Flammschutzmittel Phosphor- und/oder geblockte Stickstoffverbindungen, Blähgraphit und/oder Hydroxide auf Basis von Aluminium und/oder Magnesium umfassen.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Unterlage ein Band oder ein Gewebe, Gestrick oder Gewirk auf Basis von Silikon, Polyurethan, Polyester oder Baumwolle, Viskose, Carbonfasern oder Mischungen derselben eingesetzt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die auf der Unterlage aufgebrachte Masse nach Ausbildung des Films von der Unterlage abgelöst wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass auf die Ober- und/oder Unterseite des Films mindestens eine weitere Schicht auf Basis eines Polyurethans aufgebracht wird.
13. Polyurethanfilm, hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass er in einem Temperaturbereich von -45 °C bis 150 °C eine elastische Dehnfähigkeit von mindestens 50 % aufweist und transluzent ausgebildet ist.
14. Polyurethanfilm nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens eine Oberfläche geprägt ist und/oder mit einer
Lackbeschichtung versehen ist.
15. Mehrschichtverbund, umfassend mindestens eine Schicht aus einem
Polyurethanfilm nach einem der Ansprüche 13 oder 14.
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