WO2008113751A1 - Polyurethansysteme für die herstellung von polyurethan-sandwichteilen - Google Patents

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WO2008113751A1
WO2008113751A1 PCT/EP2008/053061 EP2008053061W WO2008113751A1 WO 2008113751 A1 WO2008113751 A1 WO 2008113751A1 EP 2008053061 W EP2008053061 W EP 2008053061W WO 2008113751 A1 WO2008113751 A1 WO 2008113751A1
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WO
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polyurethane
reactive
isocyanate
reaction mixture
chain extender
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PCT/EP2008/053061
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Jörg Pöltl
Klaus SCHÜRER
Michael Fader
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Basf Se
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Definitions

  • the present invention relates to the use of a polyurethane system for producing polyurethane sandwich parts comprising (a) polyisocyanates, (b) at least one isocyanate-reactive compound, (c) at least one reactive chain extender having at least two isocyanate-reactive groups, at least one isocyanate-reactive group is a free, primary NH 2 group, (d) at least one catalyst and (e) optionally further additives. Furthermore, the present invention relates to a process for the production of polyurethane sandwich parts and polyurethane sandwich parts obtainable by such a process.
  • Polyurethane sandwiches have long been known. These are made by covering a core layer with a reinforcing layer. On this so-called sandwich semi-finished product, a polyurethane reaction mixture is applied on one side, in many cases also on two sides, preferably by spraying. Subsequently, the part covered with the polyurethane reaction mixture, the raw sandwich part, is placed in a mold in which the polyurethane reaction mixture is cured to polyurethane. Then, the polyurethane sandwich part thus obtained is demolded.
  • the polyurethane sandwich member is also given a three-dimensional shape, for example by compression of the core layer. It is necessary that the polyurethane reaction mixture only cures in the form, since otherwise a three-dimensional shaping is not possible. Especially in the area of the edges of such compressed areas, the core layer can only be sealed by polyurethane if, after compression, there is still sufficient flowable polyurethane reaction mixture to cover these areas.
  • a problem with the known method is that the polyurethane reaction mixture tends to run or drip before the introduction of the raw sandwich part into the mold. Also in the form, especially in areas where the core layer is compressed, excessive bleeding leads to the formation of bad edges.
  • the polyurethane reaction mixture is loaded with a technical gas, for example air or carbon dioxide, prior to application to the core layer. After applying a gas-loaded reaction mixture, the gas expands, thereby preventing bleeding and dripping.
  • a technical gas for example air or carbon dioxide
  • the object of the present invention was therefore to provide a polyurethane system for the production of polyurethane sandwich parts, which allows the production of polyurethane sandwich parts with a lower technical complexity, while still preventing or reducing dripping and excessive bleeding of the reaction mixture. Further, it was an object to provide such a polyurethane system having a long open time after preparing the reaction mixture to cover the edges of the compressed areas in the molding process.
  • a polyurethane system comprising (a) polyisocyanates, (b) at least one isocyanate-reactive compound, (c) at least one reactive chain extender having at least two isocyanate-reactive groups, wherein at least one isocyanate-reactive group is a free, primary NH2 group is, (d) at least one catalyst and (e) optionally further additives for the production of polyurethane sandwich parts solved.
  • a polyurethane system is to be understood as meaning a system comprising at least two components, the polyurethane reaction mixture according to the invention being obtained on mixing the components. Frequently components (b) to (e) are combined to form a so-called polyol component and component (a) is referred to as the isocyanate component.
  • the polyisocyanates used are preferably aromatic isocyanates.
  • aromatic isocyanates of the general formula R (NCO) Z are used, wherein R is a polyvalent organic radical having an aromatic, and z is an integer of at least 2. Examples include 4,4'-diisocyanatobenzene, 1, 3-diisocyanato-o-xylene, 1, 3-diisocyanato-p-xylene, 1, 3-diisocyanato-m-xylene, 2,4-diisocyanato-1-chlorobenzene, 2,4-diisocyanato-1-nitrobenzene, 2,5-diisocyanato-1-nitrobenzene, m-phenylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, 2,4-toluene diisocyanate, 2,6-toluene diisocyanate, mixtures of 2,4- and 2 , 6-toluene diisocyanate, 1,
  • toluene diisocyanates 2,4'-diphenylmethane diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, polymethylene polyphenylene polyisocyanate, as well as derivatives and mixtures thereof.
  • polymer MDI polymethylene polyphenylene polyisocyanate
  • These can also be prepolymerized before use with polyetherols or polyesterols to Isocyanatprepolymeren to adjust special properties.
  • the use of raw MDI is possible.
  • reaction products of polymer MDI and polyesterols, as described under (b), are used as a modified multivalent isocyanate.
  • the isocyanate component has functionalities of from 1.2 to 3.0, preferably from 1.5 to 3.0, particularly preferably from 2.0 to 2.8.
  • the isocyanate-reactive compound (b) any compound usable in polyurethane production having at least two isocyanate-reactive hydrogen atoms can be used.
  • the isocyanate-reactive compound (b) used is preferably a polyether polyol, a polyester polyol, an amine-functionalized compound or mixtures thereof. Particular preference is given to polyether polyols.
  • Suitable polyether polyols can be prepared by known processes, for example by anionic polymerization with alkali metal hydroxides, such as sodium or potassium hydroxide, or alkali metal, such as sodium, sodium or potassium, or Kaliu- misopropylate as catalysts and with the addition of at least one starter molecule, the 2 to 8 reactive hydrogen atoms or prepared by cationic polymerization with Lewis acids, such as antimony pentachloride and boron fluoride etherate, or bleaching earth as catalysts of one or more alkylene oxides having 2 to 4 carbon atoms in the alkylene radical.
  • Lewis acids such as antimony pentachloride and boron fluoride etherate
  • bleaching earth as catalysts of one or more alkylene oxides having 2 to 4 carbon atoms in the alkylene radical.
  • multimetal cyanide compounds so-called DMC catalysts.
  • Suitable alkylene oxides are, for example, tetrahydrofuran, 1, 3-propylene oxide, 1, 2 or 2,3-butylene oxide, styrene oxide and preferably ethylene oxide and 1, 2-propylene oxide.
  • the alkylene oxides can be used individually, alternately one after another or as mixtures.
  • Suitable starter molecules are, for example: water, organic dicarboxylic acids, such as succinic acid, adipic acid, phthalic acid and terephthalic acid, aliphatic and aromatic, optionally N-mono-, N, N- and N, N'-dialkyl-substituted diamines having 1 to 4 carbon atoms in the alkyl radical, such as optionally mono- and dialkyl-substituted ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, 1, 3-propylenediamine, 1, 3 or 1, 4-butylenediamine, 1, 2, 1, 3, 1, 4 , 1, 5 and 1, 6-hexamethylenediamine, phenylenediamines, 2,3-, 2,4- and 2,6-toluenediamine and 4,4'-, 2,4'- and 2,2'-diamino- diphenylmethane.
  • organic dicarboxylic acids such as succinic acid, adipic acid, phthalic acid and
  • alkanolamines such as ethanolamine, diethanolamine, N-methyl- and N-ethyl-ethanolamine, N-methyl- and N-ethyl-diethanolamine and triethanolamine and ammonia.
  • polyhydric especially dihydric to hexahydric alcohols, such as ethanediol, propanediol 1, 2 and 1, 3, diethylene glycol, dipropylene glycol, butanediol 1, 4, hexanediol 1, 6, glycerol, trimethylolpropane, pentaerythritol, Glucose, fructose and sucrose.
  • the polyether polyols preferably polyoxyethylene, polyoxypropylene, and polyoxypropylene polyoxyethylene polyols, have an average functionality of from 1.5 to 5.0, preferably from 1.8 to 4.2, and more preferably from 2.0 to 3.5, and number average Molecular weights of preferably 32 to 1500, particularly preferably 60 to 1000 and in particular 60 to 800.
  • the different functionalities are preferably obtained by the use of different starters.
  • polymer-modified polyols preferably polymer-modified polyesterols or polyetherols, particularly preferably graft polyetherols.
  • This is a so-called polymer polyol, which usually has a content of, preferably thermoplastic, polymers of 5 to 50 wt .-%, preferably 10 to 45 wt .-%, particularly preferably 15 to 25 wt .-% and in particular 18 to 22 wt .-%, having.
  • polymer polyesterols are described, for example, in EP-A-250 351 and are usually prepared by free-radical polymerization of suitable olefinic monomers, for example styrene, acrylonitrile, acrylates and / or acrylamide, in a graft-base polyesterol.
  • suitable olefinic monomers for example styrene, acrylonitrile, acrylates and / or acrylamide
  • the side chains are generally formed by transferring the radicals from growing polymer chains to polyesterols or polyetherols.
  • the polymer polyol contains in addition to the Graft copolymers predominantly the homopolymers of olefins dispersed in unaltered polyesterol.
  • the monomers used are acrylonitrile, styrene, in particular exclusively styrene.
  • the monomers are optionally polymerized in the presence of further monomers, a macromer, a moderator and using a radical initiator, usually azo or peroxide compounds, in a polyesterol as a continuous phase.
  • the macromers are incorporated into the copolymer chain.
  • This forms block copolymers with a polyester and a poly-acrylonitrile-styrene block, which act as phase mediators in the interface of continuous phase and dispersed phase and suppress the agglomeration of the polymer polyesterol particles.
  • the proportion of macromers is usually 1 to 15% by weight, based on the total weight of the monomers used to prepare the polymer polyol.
  • the proportion of polymer polyol is greater than 5 wt .-%, based on the total weight of component (b).
  • the polymer polyols may, for example, based on the total weight of component (b), in an amount of 30 to 90
  • the polymer polyol is polymer polyesterol or polyetherol.
  • Reactive chain extenders (c) used are substances which have two isocyanate-reactive groups, the substances having at least one free primary Nhb group. These substances accelerate the polyurethane reaction.
  • the further isocyanate-reactive group may be selected, for example, from a primary amino group, an alcohol group or a thiol group.
  • reactive chain extenders (c) it is possible, for example, to use aliphatic or aromatic amines.
  • the reactive chain extenders (c) can be used individually or in the form of mixtures.
  • the reactive chain extenders (c) used are preferably aromatic diamines, in particular toluenediamines or derivatives thereof, such as 3,5-diethyl-tolylene-2,4-diamine.
  • the reactive chain extender (c) is aliphatic and has between the two isocyanate-reactive groups at least two alkylene groups each having one or two carbon atoms, wherein the alkylene groups are each separated from a heteroatom.
  • the two isocyanate-reactive groups are amino groups.
  • the molecular weight of the reactive chain extender (c) in this preferred embodiment is between 100 and 400 g / mol, especially preferably between 100 and 200 g / mol and in particular between 100 and 150 g / mol. If aliphatic reactive chain extenders are used, in particular triethylene glycol diamine is used as reactive chain extender (c).
  • the proportion of reactive chain extenders in the polyol component is preferably 0.1 to 10% by weight, particularly preferably 0.3 to 8% by weight, more preferably 0.5 to 5% by weight and in particular 1.5 to 4, 0 wt .-%, based on the total weight of components (b) to (e).
  • Crosslinkers are used which have at least one free primary Nhb group, accelerate the polyurethane reaction and have a functionality greater than 2.
  • chain extenders (c) in addition to the reactive chain extenders (c) according to the invention, further customary chain extenders can be used. These are, for example, diols, particular preference is given to monoethylene glycol and butanediol. Very particular preference is given in the context of the invention to mixtures of a reactive chain extender according to the invention and a chain extender consisting of a diol.
  • catalysts (d) it is possible to use all catalysts customary for polyurethane production. Such catalysts are described, for example, in “Kunststoffhandbuch, Volume 7, Polyurethanes", Carl Hanser Verlag, 3rd edition 1993, Chapter 3.4.1.
  • organic metal compounds preferably organic tin compounds, such as tin (II) salts of organic carboxylic acids, for example tin (II) acetate, tin (II) octoate, tin (II) ethylhexoate and tin ( II) laurate and the dialkyltin (IV) salts of organic carboxylic acids, for example dibutyltin diacetate, dibutyltin dilaurate, dibutyltin maleate and dioctyltin diacetate, and bismuth carboxylates such as bismuth (III) neodecanoate, bismuth 2-ethylhexanoate and bismuth octanoate or mixtures into consideration.
  • organic tin compounds such as tin (II) salts of organic carboxylic acids, for example tin (II) acetate, tin (II) octoate, tin
  • catalysts are strongly basic amine catalysts.
  • amidines such as 2,3-dimethyl-3,4,5,6-tetrahydropyrimidine
  • tertiary amines such as triethylamine, tributylamine, dimethylbenzylamine, N-methyl-, N-ethyl-, N-cyclohexylmorpholine, N, N, N ', N'-tetramethylethylenediamine, N, N, N', N'-tetramethylbutanediamine, N, N, N ', N'-tetramethylhexanediamine, pentamethyldiethylenetriamine, tetramethyldiaminoethyl ether, bis (dimethylaminopropyl ) urea, dimethylpiperazine, 1, 2-dimethylimidazole, 1-azabicyclo- (3,3,0) -octane and preferably 1,4-diazabicyclo- (2,2,2)
  • the catalysts can be used singly or as mixtures. If appropriate, mixtures of metal catalysts and basic amine catalysts are used as catalysts (d).
  • the catalysts (d) can be used, for example, in a concentration of 0.001 to 5 wt .-%, in particular 0.05 to 2 wt .-% as a catalyst or catalyst combination, based on the weight of components (b) to (e) ,
  • additives (e) which may be used are blowing agents, additives for thixotroping, fillers, antioxidants, dyes, pigments, optical brighteners and stabilizers against heat, light and / or UV radiation, plasticizers or surface-active substances.
  • Suitable release agents are: reaction products of fatty acid esters with polyisocyanates, salts of amino-containing polysiloxanes and fatty acids, salts of saturated or unsaturated (cyclo) aliphatic carboxylic acids having at least 8 carbon atoms and tertiary amines, and in particular internal release agents such as carboxylic esters and or -amides prepared by esterification or amidation of a mixture of montanic acid and at least one aliphatic carboxylic acid having at least 10 C atoms with at least difunctional alkanolamines, polyols and / or polyamines having molecular weights of 60 to 400 g / mol , as disclosed for example in EP 153 639, mixtures of organic amines, metal salts of stearic acid and organic mono- and / or dicarboxylic acids or their anhydrides, as disclosed for example in DE-A-3 607 447, or mixtures of an imino compound, the metal salt of a Carboxy
  • blowing agents it is possible to use all blowing agents known for the preparation of polyurethanes. These may include chemical and / or physical blowing agents. Such blowing agents are described, for example, in "Kunststoffhandbuch, Volume 7, Polyurethanes", Carl Hanser Verlag, 3rd edition 1993, Chapter 3.4.5. Chemical blowing agents are compounds which form gaseous products by reaction with isocyanate. Examples of such propellants are water or carboxylic acids. Physical blowing agents are understood as compounds which are dissolved or emulsified in the starting materials of the polyurethane preparation and evaporate under the conditions of polyurethane formation.
  • hydrocarbons for example, hydrocarbons, halogenated hydrocarbons and other compounds, for example perfluorinated alkanes, such as perfluorohexane, chlorofluorocarbons, and ethers, esters, ketones and / or acetals.
  • perfluorinated alkanes such as perfluorohexane, chlorofluorocarbons, and ethers, esters, ketones and / or acetals.
  • the polyurethane systems according to the invention are water-driven.
  • the proportion of water in water-driven polyurethane systems is 0.1 to 2.0% by weight, more preferably 0.2 to 1.5% by weight, in particular 0.4 to 1.1% by weight, based on the total weight of components (b) to (e).
  • antioxidants, stabilizers against heat, light and / or UV radiation are stabilizers from the group of sterically hindered phenols, such as Cyanox 1790 ® from Cytec Industries INC, HALS stabilizers (hindered amine light stabilizer), triazines, benzophenones and the benzotriazoles.
  • pigments and matting agents are titanium dioxide, magnesium stearate, silicone oil, zinc oxide and barium sulfate.
  • dyes are acid dyes and disperse dyes.
  • the present invention relates to a process for producing polyurethane sandwich parts, wherein (i) a core layer and at least one reinforcing fiber layer is provided, (ii) a polyurethane reaction mixture is applied to the reinforcing fiber layer, (iii) the part from (ii) into a Form and in the mold, the polyurethane reaction mixture cures, (iv) the molding removed from the mold and optionally reworked, wherein the polyurethane reaction mixture is obtainable by mixing the components of a polyurethane system according to the invention.
  • Thermoformable polyurethane foams and paper, metal or plastic honeycombs are preferably used as material for the core layer.
  • a reinforcing fiber layer may preferably glass fiber mats, Glasermaschinevliese, Glasmaschinewirrlagen, glass fiber fabric, cut or ground glass or mineral fibers, natural fiber mats and knitted fabrics, cut natural fibers and fiber mats, nonwovens and knitted fabric based on polymer, carbon or aramid fibers and their Mixtures are used.
  • the reinforcing fiber layer can be applied to one side of the core layer as well as on both sides of the core layer.
  • Polyurethane reaction mixture obtainable by mixing components (a) to (e) of a polyurethane system according to the invention, is applied to the sandwich semi-finished product obtained in this way. This is preferably done by spraying the polyurethane reaction mixture.
  • the polyurethane reaction mixture according to the invention preferably has a viscosity at 25 ° C. of from 280 to 3000 mPas, more preferably from 350 to 2000 mPas, directly after mixing, and about 5-10 seconds after mixing the viscosity rises sharply.
  • the individual components of the polyurethane system according to the invention are mixed so that the isocyanate dex 80 to 200, in particular 90 to 150.
  • the isocyanate index is understood as meaning the stoichiometric ratio of isocyanate groups to isocyanate-reactive groups multiplied by 100.
  • Isocyanate-reactive groups are understood to mean all isocyanate-reactive groups contained in the reaction mixture, but not the isocyanate group itself.
  • the raw sandwich part is placed in a mold and the polyurethane reaction mixture is cured.
  • the mold temperature is preferably from 40 to 160 0 C, preferably 80-150 0 C, particularly preferably 110-140 0 C.
  • the raw sandwich parts are pressed together with a cover layer or a decorative layer.
  • the cover layer or the decorative layer can be applied to one or both sides of the polyurethane sandwich part.
  • the cover layer or the decorative layer can be applied after removal of the polyurethane sandwich part in a further working step.
  • compact or foamed plastic films and spray or RIM skins made of polyurethane can be used.
  • outer layers suitable preformed materials such as metal foils or sheets as well as compact thermoplastic composites of PMMA (polymethyl methacrylate), ASA (acrylic ester modified styrene-acrylonitrile terpolymer), PC (polycarbonate), PA (polyamide), PBT (polybutylene terephthalate) and / or PPO (polyphenylene oxide) in lacquered, paintable adjusted or colored form can be used.
  • cover layers it is likewise possible to use continuous or discontinuous cover layers based on melamine-phenol, phenol-formaldehyde, epoxy or unsaturated polyester resins.
  • polyurethane sandwich weights produced by a process according to the invention can be used, for example, as structural components or trim parts, in particular in the automobile industry, the furniture industry or the construction industry.
  • the raw sandwich weights are trimmed during pressing via so-called dipping or pinch edges, so that no further post-processing, such as punching or milling, is necessary here.
  • Polyurethane sandwich weights according to the invention are distinguished by improved edge formation over parts which were produced without the use of reactive chain extenders (c) according to the invention. Also, in a process according to the invention for the production of polyurethane sandwich parts, the polyurethane reaction mixture penetrates less into the core layer, so that a material saving and a lower weight of the sandwich parts are achieved here.
  • the inventive method for producing the polyurethane sandwich parts is characterized by a reduced system contamination, since the raw sandwich weights according to the invention are less prone to dripping.
  • Polyol 1 Polyether polyol of OH number 555, prepared by addition of PO to glycerol.
  • Polyol 2 Polyether polyol of OH number 935, prepared by addition of EO to trimethylolpropane.
  • Polyol 3 Polyether polyol of OH number 400, prepared by addition of EO / PO
  • Stabilizer silicone stabilizer Tegostab ® B8443, GE Bayer Silicones
  • Catalyst 1 aminic gel catalyst
  • Catalyst 2 Ethacure ® 100, Alber Marie
  • Polyisocyanate Lupranat® ® M20W, BASF AG
  • the polyol mixture (polyols 1 to 3) has an average OH number of 600 mg KOH / g
  • Polyisocyanate 200 00 parts by weight
  • the polyol mixture (polyols 1 to 3) has an average OH number of 598 mg KOH / g
  • a polyol component according to the invention with addition of the chemical thixotropy was formulated. This was mixed by means of a high pressure spray system with isocyanate and sprayed onto a prepared sandwich semi-finished product. A 17 mm thick expandable cardboard honeycomb was covered on both sides with 225 g / m 2 random glass mat and sprayed with ⁇ 225 g / m 2 PUR reaction mixture. Subsequently, this semifinished product was "parked” over a carton for 30 seconds and it was observed how much of the component drips off the sprayed semifinished product and almost no dripping is observed.
  • Example 2 The experiment described in Example 1 was repeated but the formulation without chemical thixotropy was used. The sprayed component drips off heavily. Next it comes to a strong bleeding on the semi-finished product.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung eines Polyurethansystems, enthaltend (a) Polyisocyanate, (b) mindestens eine mit Isocyanat reaktive Verbindung, (c) mindestens einen Reaktivkettenverlängerer mit zumindest zwei gegenüber Isocyanaten reaktiven Gruppen, wobei zumindest eine gegenüber Isocyanaten reaktive Gruppe eine freie, primäre NH 2-Gruppe ist, (d) mindestens einem Katalysator und (e) gegebenenfalls weitere Additive zur Herstellung von Polyurethan-Sandwichteilen. Weiter betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Sandwichteilen und Polyurethan-Sandwichteile, erhältlich nach einem solchen Verfahren.

Description

Polyurethansysteme für die Herstellung von Polyurethan-Sandwichteilen
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung eines Polyurethansystems zur Herstellung von Polyurethan-Sandwichteilen, enthaltend (a) Polyisocyanate, (b) mindestens eine mit Isocyanat reaktive Verbindung, (c) mindestens einen Reaktivkettenver- längerer mit zumindest zwei gegenüber Isocyanaten reaktiven Gruppen, wobei zumindest eine gegenüber Isocyanaten reaktive Gruppe eine freie, primäre NH2-Gruppe ist, (d) mindestens einem Katalysator und (e) gegebenenfalls weitere Additive. Weiter betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Polyurethan- Sandwichteilen und Polyurethan-Sandwichteile, erhältlich nach einem solchen Verfahren.
Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind den Ansprüchen, der Beschreibung und den Beispielen zu entnehmen. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale des erfindungsgemäßen Gegenstandes nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlas- sen.
Polyurethan-Sandwichteile sind seit langem bekannt. Diese werden hergestellt, in dem eine Kernschicht mit einer Verstärkungsschicht bedeckt wird. Auf dieses sogenannte Sandwich-Halbzeug wird eine Polyurethanreaktionsmischung einseitig, vielfach auch zweiseitig, vorzugsweise durch Aufsprühen, aufgebracht. Anschließend wird das mit der Polyurethanreaktionsmischung bedeckte Teil, das Roh-Sandwichteil, in eine Form gegeben, worin die Polyurethanreaktionsmischung zum Polyurethan ausgehärtet wird. Dann wird das so erhaltene Polyurethan-Sandwichteil entformt.
Häufig wird in der Form nicht nur die Polyurethanreaktionsmischung ausgehärtet, sondern das Polyurethan-Sandwichteil erhält auch eine dreidimensionale Form, beispielsweise durch Kompression der Kernschicht. Dabei ist es erforderlich, dass die Polyurethanreaktionsmischung erst in der Form aushärtet, da ansonsten eine Dreidimensionale Formgebung nicht möglich ist. Insbesondere im Bereich der Ränder solcher kom- primierter Bereiche kann die Kernschicht durch Polyurethan nur abgedichtet werden, wenn nach der Kompression noch ausreichend fließfähige Polyurethanreaktionsmischung vorhanden ist, um diese Bereiche abzudecken.
Problematisch am bekannten Verfahren ist, dass die Polyurethanreaktionsmischung vor dem Einbringen des Roh-Sandwichteils in die Form dazu neigt, zu verlaufen bzw. abzutropfen. Auch in der Form, insbesondere in Bereichen, in denen die Kernschicht komprimiert wird, führt übermäßiges Verlaufen zur Ausbildung schlecht ausgeprägter Kanten.
Um ein Abtropfen und ein übermäßiges Verlaufen zu verhindern und dennoch eine ausreichende Beladung des Sandwich-Halbzeugs mit Polyurethanreaktionsmischung zu gewährleisten, wird die Polyurethanreaktionsmischung vor der Auftragung auf die Kernschicht mit einem technischen Gas, beispielsweise Luft oder Kohlendioxid, beladen. Nach dem Auftragen einer mit Gas beladenen Reaktionsmischung expandiert das Gas, wodurch ein Verlaufen und Abtropfen verhindert wird. Ein solches Verfahren ist beispielsweise in DE 10 2004 030 196 beschrieben.
Ein Verfahren, bei dem eine Polyurethanreaktionsmischung mit einem Gas beladen wird, erfordert allerdings einen hohen apparativen Aufwand. So müssen Gasflaschen angeschafft und gewartet werden und die Reaktionsmischung bzw. deren Ausgangs- produkte müssen in einem gesonderten Verfahrensschritt mit Gas beladen werden. Darüber hinaus ist es für manche Anwendungen vorteilhaft, wenn das Polyurethan im Polyurethan-Sandwichteil nicht geschäumt ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein Polyurethansystem zur Herstel- lung von Polyurethan-Sandwichteilen zu liefern, das die Herstellung von Polyurethan- Sandwichteilen mit einem geringeren technischen Aufwand ermöglicht, wobei dennoch ein Abtropfen und übermäßiges Verlaufen der Reaktionsmischung verhindert bzw. vermindert wird. Weiter war es Aufgabe, ein solches Polyurethansystem zu liefern, das nach dem Herstellen der Reaktionsmischung eine lange offene Zeit aufweist, um im Formgebungsverfahren die Ränder der komprimierten Bereiche abzudecken.
Diese Aufgabe wird durch die Verwendung eines Polyurethansystems, enthaltend (a) Polyisocyanate, (b) mindestens eine mit Isocyanat reaktive Verbindung, (c) mindestens einen Reaktivkettenverlängerer mit zumindest zwei gegenüber Isocyanaten reaktiven Gruppen, wobei zumindest eine gegenüber Isocyanaten reaktive Gruppe eine freie, primäre NH2-Gruppe ist, (d) mindestens einem Katalysator und (e) gegebenenfalls weitere Additive zur Herstellung von Polyurethan-Sandwichteilen, gelöst.
Dabei ist im Rahmen der Erfindung unter einem Polyurethansystem ein System, be- stehend aus mindestens zwei Komponenten, zu verstehen, wobei beim Vermischen der Komponenten die erfindungsgemäße Polyurethanreaktionsmischung erhalten wird. Dabei werden häufig die Komponenten (b) bis (e) zu einer sogenannten Polyolkompo- nente vereinigt und die Komponente (a) als Isocyanatkomponente bezeichnet.
Als Polyisocyanate werden vorzugsweise aromatische Isocyanate verwendet. Vorzugsweise werden aromatische Isocyanate der allgemeinen Formel R(NCO)Z eingesetzt, wobei R ein polyvalenter organischer Rest ist, der einen Aromaten aufweist, und z eine ganze Zahl von mindestens 2 ist. Beispiele hierfür sind 4,4'-Diisocyanatobenzol, 1 ,3-Diisocyanato-o-xylol, 1 ,3-Diisocyanato-p-xylol, 1 ,3-Diisocyanato-m- xylol, 2,4- Diisocyanato-1 -chlorobenzol, 2,4-Diisocyanato-1 -nitro-benzol, 2,5-Diisocyanato-1 - nitrobenzol, m-Phenylendiisocyanat, p-Phenylendiisocyanat, 2,4-Toluoldiisocyanat, 2,6-Toluoldiisocyanat, Mischungen aus 2,4- and 2,6-Toluoldiisocyanat, 1 ,5-Naphthalin- diisocyanat, 1-Methoxy-2,4-phenylendiisocyanat, 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, 2,4'- Diphenylmethandiisocyanat, 4,4'-Biphenylendiisocyanat, 3,3'-Dimethyl-4,4'-diphenyl- methandiisocyanat, und 3,3'-Dimethyldiphenylmethan-4,4'-diisocyanat; Triisocyanate, wie 4,4',4"-Triphenylmethantriisocyanat und 2,4,6-Toluoltriisocyanat, und Tetraisocya- nate, wie 4,4'-Dimethyl-2,2'-5,5'-diphenylmethantetraisocyanat. Besonders bevorzugt sind Toluoldiisocyanate, 2,4'-Diphenylmethandiisocyanat, 4,4'-Diphenylmethan- diisocyanat, Polymethylenpolyphenylenpolyisocyanat, sowie Derivate und Mischungen davon.
Bevorzugt verwendet werden höherkernige Isocyanate verwendet, besonders bevorzugt Polymethylenpolyphenylenpolyisocyanat, auch als Polymer-MDI bezeichnet. Dabei können diese auch vor Verwendung mit Polyetherolen oder Polyesterolen zu Iso- cyanatprepolymeren prepolymerisiert werden, um spezielle Eigenschaften einzustellen. Weiter ist die Verwendung von Roh-MDI möglich.
Insbesondere werden Umsetzungsprodukte von Polymer-MDI und Polyesterolen, wie unter (b) beschrieben, als modifiziertes, multivalentes Isocyanat eingesetzt. Die Isocy- anatkomponente weist dabei Funktionialitäten von 1 ,2 bis 3,0, bevorzugt 1 ,5 bis 3,0, besonders bevorzugt 2,0 bis 2,8, auf.
Als mit Isocyanat reaktive Verbindung (b) kann jede bei der Polyurethanherstellung verwendbare Verbindung mit mindestens zwei gegenüber Isocyanaten reaktiven Wasserstoffatomen eingesetzt werden. Vorzugsweise wird als mit Isocyanat reaktive Verbindung (b) ein Polyetherpolyol, ein Polyesterpolyol, eine aminfunktionalisierte Verbin- düngen oder Mischungen daraus eingesetzt. Besonders bevorzugt sind Polyetherpoly- ole.
Geeignete Polyetherpolyole können nach bekannten Verfahren, beispielsweise durch anionische Polymerisation mit Alkalihydroxiden, wie Natrium- oder Kaliumhydroxid, oder Alkalialkoholaten, wie Natriummethylat, Natrium- oder Kaliumethylat, oder Kaliu- misopropylat als Katalysatoren und unter Zusatz mindestens eines Startermoleküls, das 2 bis 8 reaktive Wasserstoffatome gebunden enthält, oder durch kationische Polymerisation mit Lewis-Säuren, wie Antimonpentachlorid und Borfluorid-Etherat, oder Bleicherde als Katalysatoren aus einem oder mehreren Alkylenoxiden mit 2 bis 4 Koh- lenstoffatomen im Alkylenrest hergestellt werden. Weiter können als Katalysatoren auch Multimetallcyanidverbindungen, sogenannte DMC-Katalysatoren, eingesetzt werden. Geeignete Alkylenoxide sind beispielsweise Tetrahydrofuran, 1 ,3-Propylenoxid, 1 ,2- bzw. 2,3-Butylenoxid, Styroloxid und vorzugsweise Ethylenoxid und 1 ,2-Propylenoxid. Die Alkylenoxide können einzeln, alternierend nacheinander oder als Mischungen ver- wendet werden.
Als Startermoleküle kommen beispielsweise in Betracht: Wasser, organische Dicar- bonsäuren, wie Bernsteinsäure, Adipinsäure, Phthalsäure und Terephthalsäure, alipha- tische und aromatische, gegebenenfalls N-mono-, N, N- und N,N'-dialkylsubstituierte Diamine mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen im Alkylrest, wie gegebenenfalls mono- und dialkylsubstituiertes Ethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin, 1 ,3-Propylen- diamin, 1 ,3- bzw. 1 ,4-Butylendiamin, 1 ,2-, 1 ,3-, 1 ,4-, 1 ,5- und 1 ,6-Hexamethylendiamin, Phenylendiamine, 2,3-, 2,4- und 2,6-Toluylendiamin und 4,4'-, 2,4'- und 2,2'-Diamino- diphenylmethan.
Als Startermoleküle kommen ferner in Betracht: Alkanolamine, wie Ethanolamin, Diethanolamin, N-Methyl- und N-Ethyl-ethanolamin, N-Methyl- und N-Ethyl- diethanolamin und Triethanolamin und Ammoniak. Vorzugsweise verwendet werden mehrwertige, insbesondere zwei- bis achtwertige Alkohole, wie Ethandiol, Propandiol- 1 ,2 und -1 ,3, Diethylenglykol, Dipropylenglykol, Butandiol-1 ,4, Hexandiol-1 ,6, Glycerin, Trimethylol-propan, Pentaerytrit, Glucose, Fructose und Saccharose.
Die Polyetherpolyole, vorzugsweise Polyoxyethylen-, Polyoxypropylen- und Polyo- xypropylen-polyoxyethylenpolyole, besitzen eine gemittelte Funktionalität von 1 ,5 bis 5,0, bevorzugt von 1 ,8 bis 4,2 und insbesondere von 2,0 bis 3,5 und zahlengemittelte Molekulargewichte von vorzugsweise 32 bis 1500, besonders bevorzugt 60 bis 1000 und insbesondere 60 bis 800.
Die unterschiedlichen Funktionalitäten werden dabei bevorzugt durch die Verwendung unterschiedlicher Starter erhalten.
Als Polyole eignen sich ferner polymermodifizierte Polyole, vorzugsweise polymermodifizierte Polyesterole oder Polyetherole, besonders bevorzugt Pfropf-Polyetherole. Hierbei handelt es sich um ein sogenanntes Polymerpolyol, welches üblicherweise einen Gehalt an, bevorzugt thermoplastischen, Polymeren von 5 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 45 Gew.-%, besonders bevorzugt 15 bis 25 Gew.-% und insbesondere 18 bis 22 Gew.-%, aufweist. Diese Polymerpolyesterole sind beispielsweise in EP-A-250 351 beschrieben und werden üblicherweise durch radikalische Polymerisation von geeigneten olefinischen Monomeren, beispielsweise Styrol, Acrylnitril, Acrylaten und/oder Acry- lamid, in einem als Pfropfgrundlage dienenden Polyesterol hergestellt. Die Seitenketten entstehen im allgemeinen durch Übertragung der Radikale von wachsenden Polymerketten auf Polyesterole oder Polyetherole. Das Polymer-Polyol enthält neben den Pfropfcopolymerisaten überwiegend die Homopolymere der Olefine, dispergiert in unverändertem Polyesterol.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden als Monomere Acrylnitril, Styrol, insbe- sondere ausschließlich Styrol verwendet. Die Monomere werden gegebenenfalls in Gegenwart weiterer Monomerer, eines Makromers, eines Moderators und unter Einsatz eines Radikal-Initiators, meist Azo- oder Peroxidverbindungen, in einem Polyesterol als kontinuierlicher Phase polymerisiert.
Während der radikalischen Polymerisation werden die Makromere mit in die Copoly- merkette eingebaut. Dadurch bilden sich Blockcopolymere mit einem Polyester- und einem Poly-acrylnitril-styrol-Block, welche in der Grenzfläche von kontinuierlicher Phase und dispergierter Phase als Phasenvermittler wirken und das Agglomerieren der Polymerpolyesterolpartikel unterdrücken. Der Anteil der Makromere beträgt üblicher- weise 1 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der zur Herstellung des Po- lymerpolyols eingesetzten Monomere.
Vorzugsweise ist der Anteil an Polymerpolyol größer als 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente (b). Die Polymerpolyole können beispielsweise, be- zogen auf das Gesamtgewicht der Komponente (b), in einer Menge von 30 bis 90
Gew.-%, bevorzugt von 55 bis 80 Gew.-% enthalten sein. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Polymerpolyol um Polymerpolyesterol oder Polyetherol.
Als Reaktivkettenverlängerer (c) werden Substanzen eingesetzt, die zwei gegenüber Isocyanaten reaktive Gruppen aufweisen, wobei die Substanzen zumindest eine freie primäre Nhb-Gruppe aufweist. Diese Substanzen beschleunigen die Polyurethanreaktion. Die weitere gegenüber Isocyanat reaktive Gruppe kann beispielsweise ausgewählt sein aus einer primären Aminogruppe, einer Alkoholgruppe oder einer Thiolgrup- pe. Als Reaktivkettenverlängerer (c) können beispielsweise aliphatische oder aromati- sehe Amine verwendet werden. Dabei können die Reaktivkettenverlängerer (c) einzeln oder in Form von Mischungen eingesetzt werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden als Reaktivkettenverlängerer (c) vorzugsweise aromatische Diamine, insbesondere Toluylendiamine oder Derivate davon, wie 3,5- Diethyl-toluylen-2,4-Diamin, eingesetzt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Reaktivkettenverlängerer (c) aliphatisch und weist zwischen den zwei gegenüber Isocyanaten reaktiven Gruppen zumindest zwei Alkylengruppen mit jeweils einem oder zwei Kohlenstoffatomen auf, wobei die Alkylengruppen jeweils von einem Heteroatom getrennt werden. Insbesondere handelt es sich bei den zwei gegenüber Isocyanaten reaktiven Gruppen um Ami- nogruppen. Vorzugsweise ist das Molekulargewicht des Reaktivkettenverlängerers (c) in dieser bevorzugten Ausführungsform zwischen 100 und 400 g/mol, besonders be- vorzugt zwischen 100 und 200 g/mol und insbesondere zwischen 100 und 150 g/mol. Werden aliphatische Reaktivkettenverlängerer eingesetzt, wird insbesondere Triethy- lenglykoldiamin als Reaktivkettenverlängerer (c) eingesetzt.
Der Anteil der Reaktivkettenverlängerer an der Polyolkomponente beträgt vorzugsweise 0,1 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,3 bis 8 Gew.-%, weiter bevorzugt 0,5 bis 5 Gew.-% und insbesondere 1 ,5 bis 4,0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (b) bis (e).
Neben den Reaktivkettenverlängerern (c) können gegebenenfalls auch Reaktiv-
Vernetzer eingesetzt werden, die zumindest eine freie primäre Nhb-Gruppe aufweisen, die Polyurethanreaktion beschleunigen und eine Funktionalität größer 2 aufweisen.
Neben den erfindungsgemäßen Reaktivkettenverlängerern (c) können weitere übliche Kettenverlängerer eingesetzt werden. Diese sind beispielsweise Diole, besonders bevorzugt sind Monoethylenglykol und Butandiol. Ganz besonders bevorzugt eingesetzt werden im Rahmen der Erfindung Mischungen aus einem erfindungsgemäßen Reaktivkettenverlängerer und einem Kettenverlängerer, bestehend aus einem Diol.
Als Katalysatoren (d) können alle zur Polyurethanherstellung üblichen Katalysatoren eingesetzt werden. Solche Katalysatoren werden beispielsweise im "Kunststoffhandbuch, Band 7, Polyurethane", Carl Hanser Verlag, 3. Auflage 1993, Kapitel 3.4.1 beschrieben. Dabei kommen beispielsweise organische Metallverbindungen, vorzugsweise organische Zinnverbindungen, wie Zinn-(ll)-salze von organischen Carbonsäuren, z.B. Zinn-(ll)-acetat, Zinn-(ll)-octoat, Zinn-(ll)-ethylhexoat und Zinn-(ll)-laurat und die Dialkylzinn-(IV)-salze von organischen Carbonsäuren, z.B. Dibutylzinndiacetat, Dibu- tylzinndilaurat, Dibutylzinnmaleat und Dioctylzinndiacetat, sowie Bismutcarboxylate, wie Bismut(lll)-neodecanoat, Bismut-2-etyhlhexanoat und Bismut-octanoat oder Mischungen in Betracht. Weitere mögliche Katalysatoren sind stark basische Aminkataly- satoren. Beispiele hierfür sind Amidine, wie 2,3-Dimethyl-3,4,5,6-tetrahydropyrimidin, tertiäre Amine, wie Triethylamin, Tributylamin, Dimethylbenzylamin, N-Methyl-, N-Ethyl- ,N-Cyclohexylmorpholin, N,N,N',N'-Tetramethylethylendiamin, N,N,N',N'-Tetramethyl- butandiamin, N,N,N',N'-Tetramethyl-hexandiamin, Pentamethyl-diethylentriamin, Tet- ramethyl-diaminoethylether, Bis-(dimethylaminopropyl)-harnstoff, Dimethylpiperazin, 1 ,2-Dimethylimidazol, 1-Aza-bicyclo-(3,3,0)-octan und vorzugsweise 1 ,4-Diaza-bicyclo- (2,2,2)-octan und Alkanolaminverbindungen, wie Triethanolamin, Triisopropanolamin, N-Methyl- und N-Ethyl-diethanolamin und Dimethylethanolamin. Die Katalysatoren können einzeln oder als Mischungen verwendet werden. Gegebenenfalls werden als Katalysatoren (d) Mischungen aus Metallkatalysatoren und basischen Aminkatalysatoren verwendet. Die Katalysatoren (d) können beispielsweise in einer Konzentration von 0,001 bis 5 Gew.-%, insbesondere 0,05 bis 2 Gew.-% als Katalysator bzw. Katalysatorkombination, bezogen auf das Gewicht der Komponenten (b) bis (e) eingesetzt werden.
Als weitere Additive (e) können Treibmittel, Additive zur Thixotropierung, Füllstoffe, Antioxidantien, Farbstoffe, Pigmente, optische Aufheller und Stabilisatoren gegen Wärme, Licht und/oder UV-Strahlung, Weichmacher oder oberflächenaktive Substanzen eingesetzt werden.
Als geeignete Trennmittel seien beispielhaft genannt: Umsetzungsprodukte von Fettsäureestern mit Polyisocyanaten, Salze aus Aminogruppen enthaltenden Polysiloxa- nen 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 Vereste- rung oder Amidierung einer Mischung aus Montansäure und mindestens einer aliphati- schen Carbonsäure mit mindestens 10 C-Atomen mit mindestens difunktionellen Alka- nolaminen, Polyolen und/oder Polyaminen mit Molekulargewichten von 60 bis 400 g/mol, wie beispielsweise in EP 153 639 offenbart, Gemischen aus organischen Aminen, Metallsalzen der Stearinsäure und organischen Mono- und/oder Dicarbonsäuren oder deren Anhydride, wie beispielsweise in DE-A-3 607 447 offenbart, oder Gemischen aus einer Iminoverbindung, dem Metallsalz einer Carbonsäure und gegebenenfalls einer Carbonsäure, wie beispielsweise in US 4 764 537 offenbart.
Als Treibmittel können alle zur Herstellung von Polyurethanen bekannten Treibmittel eingesetzt werden. Diese können chemische und/oder physikalische Treibmittel enthalten. Solche Treibmittel werden beispielsweise im "Kunststoffhandbuch, Band 7, Polyurethane", Carl Hanser Verlag, 3. Auflage 1993, Kapitel 3.4.5 beschrieben. Unter chemischen Treibmitteln werden dabei Verbindungen verstanden, die durch Reaktion mit Isocyanat gasförmige Produkte bilden. Beispiele für solche Treibmittel sind Wasser oder Carbonsäuren. Unter physikalischen Treibmitteln werden dabei Verbindungen verstanden, die in den Einsatzstoffen der Polyurethan-Herstellung gelöst oder emul- giert sind und unter den Bedingungen der Polyurethanbildung verdampfen. Dabei handelt es sich beispielsweise um Kohlenwasserstoffe, halogenierte Kohlenwasserstoffe und andere Verbindungen, wie zum Beispiel perfluorierte Alkane, wie Perfluorhexan, Fluorchlorkohlenwasserstoffe, und Ether, Ester, Ketone und/oder Acetale.
Vorzugsweise sind die erfindungsgemäßen Polyurethansysteme Wasser getrieben. Der Anteil an Wasser, beträgt bei wassergetriebenen Polyurethansystemen 0.1 bis 2.0 Gew.-%, besonders bevorzugt 0.2 bis 1.5 Gew-%, insbesondere 0.4 bis 1.1 Gew-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (b) bis (e). Beispiele für Antioxidantien, Stabilisatoren gegen Wärme, Licht und/oder UV-Strahlung sind Stabilisatoren aus der Gruppe der sterisch gehinderten Phenole, wie zum Beispiel Cyanox 1790 ® der Firma Cytec Industries INC, HALS-Stabilisatoren (hindered amine light stabilizer), Triazine, Benzophenone und der Benzotriazole. Beispiele für Pigmente und Mattierungsmittel sind Titandioxid, Magnesiumstearat, Silikonöl, Zinkoxid und Bariumsulfat. Beispiele für Farbstoffe sind saure Farbstoffe und Dispersionsfarbstoffe.
Weiter betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Sandwichteilen, wobei man (i) eine Kernschicht und zumindest eine Verstär- kungsfaserschicht vorlegt, (ii) eine Polyurethanreaktionsmischung auf die Verstärkungsfaserschicht aufträgt, (iii) das Teil aus (ii) in eine Form gibt und in der Form die Polyurethanreaktionsmischung aushärtet, (iv) das Formteil aus der Form entnimmt und gegebenenfalls nacharbeitet, wobei die Polyurethanreaktionsmischung erhältlich ist durch Vermischen der Komponenten eines erfindungsgemäßen Polyurethansystems.
Als Material für die Kernschicht werden dabei bevorzugt thermoformbare Polyurethan- Schaumstoffe sowie Papier-, Metall-, oder Kunststoffwaben, eingesetzt. Als Verstärkungsfaserschicht können vorzugsweise Glasfasermatten, Glaserfaservliese, Glasfaserwirrlagen, Glasfasergewebe, geschnittene oder gemahlene Glas- oder Mineral- Fasern, Naturfasermatten und -gewirke, geschnittene Naturfasern und Fasermatten, -vliese und -gewirke auf Basis von Polymer-, Kohlenstoff- bzw. Aramidfasern sowie deren Mischungen eingesetzt werden. Dabei kann die Verstärkungsfaserschicht auf eine Seite der Kernschicht als auch auf beiden Seiten der Kernschicht aufgebracht werden.
Auf das so erhaltene Sandwich-Halbzeug wird Polyurethanreaktionsmischung, erhältlich durch Vermischen der Komponenten (a) bis (e) eines erfindungsgemäßen Polyurethansystems, aufgebracht. Dies geschieht vorzugsweise durch Aufsprühen der Polyurethanreaktionsmischung. Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Polyurethan- reaktionsmischung eine Viskosität bei 25 0C von 280 bis 3000 mPas, besonders bevorzugt von 350 bis 2000 mPas, direkt nach dem Vermischen auf, ca. 5-10 Sekunden nach dem Vermischen steigt die Viskosität stark an.
Zur Herstellung der Polyurethanreaktionsmischung werden die einzelnen Komponen- ten des erfindungsgemäßen Polyurethansystems so vermischt, dass der Isocyanatin- dex 80 bis 200, insbesondere 90 bis 150 beträgt. Unter dem Isocyanatindex wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung das stöchiometrische Verhältnis an Isocya- natgruppen zu mit Isocyanat reaktiven Gruppen, multipliziert mit 100, verstanden. Unter mit Isocyanat reaktiven Gruppen werden dabei alle in der Reaktionsmischung ent- haltenen, mit Isocyanat reaktiven Gruppen verstanden, nicht aber die Isocyanatgruppe selbst. Anschließend wird das Roh-Sandwichteil in eine Form gegeben und die Polyurethanreaktionsmischung wird ausgehärtet. Dabei beträgt die Formtemperatur vorzugsweise von 40 bis 160 0C, bevorzugt 80-1500C, besonders bevorzugt 110-1400C.
Gegebenenfalls werden die Roh-Sandwichteile zusammen mit einer Deckschicht oder einer Dekorschicht verpresst. Dabei kann die Deckschicht bzw. die Dekorschicht auf einer oder auf beiden Seiten des Polyurethan-Sandwichteils aufgebracht werden. Alternativ kann die Deckschicht bzw. die Dekorschicht nach dem Entformen des Polyurethan-Sandwichteils in einem weiteren Arbeitsschritt aufgebracht werden.
Als Dekorschicht können hierbei gegen eine Durchtränkung mit Polyurethan gesperrte Textilstoffe, kompakte oder geschäumte Kunststofffolien sowie Sprüh- oder RIM-Häute aus Polyurethan verwendet werden. Als Deckschichten können auch für Außenanwendungen geeignete, vorgeformte Materialien wie Metallfolien oder -bleche sowie kom- pakte thermoplastische Kunststoff-Composites aus PMMA (Polymethylmethacrylat), ASA (Acrylester modifiziertes Styrol-Acrylnitril-Terpolymer), PC (Polycarbonat), PA (Polyamid), PBT (Polybutylenterephtalat) und/oder PPO (Polyphenylenoxid) in lackierter, lackierfähig eingestellter oder eingefärbter Form verwendet werden. Als Deckschichten können ebenfalls kontinuierlich oder diskontinuierlich hergestellte Deck- schichten auf Basis von Melamin-Phenol-, Phenol-Formaldehyd-, Epoxy- oder ungesättigten Polyester-Harzen verwendet werden.
Die nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Polyurethan- Sandwichteile können beispielsweise als Strukturbauteile oder Verkleidungsteile, ins- besondere in der Autoindustrie, der Möbelindustrie oder der Bauindustrie eingesetzt werden.
Gegebenenfalls werden die Roh-Sandwichteile beim Verpressen über sogenannte Tauch- oder Pinchkanten getrimmt, so das hier keine weitere Nachbearbeitung, wie Stanzen oder Fräsen mehr notwendig ist.
Erfindungsgemäße Polyurethan-Sandwichteile zeichnen sich durch eine verbesserte Kantenausbildung gegenüber Teilen aus, die ohne Einsatz von erfindungsgemäßen Reaktivkettenverlängerer (c) hergestellt wurden. Auch dringt die Polyurethanreakti- onsmischung bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Sandwichteilen weniger in die Kernschicht ein, so das hier eine Materialeinsparung und ein geringeres Gewicht der Sandwichteile erreicht wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Polyurethan-Sandwichteile zeichnet sich durch eine reduzierte Anlagenverschmutzung aus, da die erfindungsgemäßen Roh-Sandwichteile weniger dazu neigen abzutropfen. Weiter reduziert sich der Nachregelaufwand während der Produktion sehr, da das erfindungsgemäße Verfahren ein wesentlich besser zu kontrollierendes Verfahren darstellt, als beispielsweise die Gasbeladung.
Die vorliegende Erfindung soll durch folgende Beispiele verdeutlicht werden.
Ausführungsbeispiel:
Polyol 1 : Polyetherpolyol der OH-Zahl 555, hergestellt durch Addition von PO an GIy- cerin.
Polyol 2: Polyetherpolyol der OH-Zahl 935, hergestellt durch Addition von EO an Tri- methylolpropan.
Polyol 3: Polyetherpolyol der OH-Zahl 400, hergestellt durch Addition von EO/PO an
Saccharose/Diethylenglycol-Mischung.
Stabilisator: Siliconstabilisator Tegostab® B8443, GE Bayer Silicones
Katalysator 1 : aminischer Gelkatalysator Katalysator 2: Ethacure® 100, Albermarie
Farbstoff: Isopur® SU-12021/911 1 , ISL-Chemie
Polyisocyanat : Lupranat® M20W, BASF AG
Rezeptur 1 : (erfindungsgemäß)
Figure imgf000011_0001
Das Polyolgemisch (Polyole 1 bis 3) hat eine gemittelte OH-Zahl von 600 mg KOH/g
Rezeptur 2: (Vergleich)
Figure imgf000011_0002
Farbstoff 4 ,00 Gew.-Teile
Isocyanat-Komponente
Polyisocyanat 200 ,00 Gew.-Teile
Das Polyolgemisch (Polyole 1 bis 3) hat eine gemittelte OH-Zahl von 598 mg KOH/g
Beispiel 1 : (erfindungsgemäß)
Es wurde eine erfindungsgemäße Polyolkomponente mit Zusatz der chemischen Thi- xotropierung formuliert. Diese wurde mittels einer Hochdrucksprühanlage mit Isocyanat vermischt und auf ein vorbereitetes Sandwich-Halbzeug aufgesprüht. Dabei wurde eine 17 mm starke expandierbare Pappwabe beidseitig mit 225 g/m2 Wirrglasmatte belegt und mit ~ 225 g/m2 PUR-Reaktionsgemisch besprüht. Anschließend wurde dieses Halbzeug 30s über einem Karton „geparkt" und beobachtet wie viel der Komponente wieder von dem besprühten Halbzeug abtropft. Es ist fast kein Abtropfen zu beobachten. Auf dem Halbzeug kommt es zu keinem nennenswerten Verlaufen der aufgebrachten Reaktionsmischung.
In einem weiteren Versuch wurde ein erfindungsgemäßes Halbzeug in einem 1300C heissen Formwerkzeug auf eine Bauteilstärke 15,5 mm verpresst und nach 60s entformt. Hier wurde eine sehr gute Kantenausbildung beobachtet, besonders in scharfkantigen Bereichen.
Beispiel 2: (Vergleich)
Der unter Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde wiederholt, jedoch wurde die Rezeptur ohne chemische Thixotropierung verwendet. Die aufgesprühte Komponente tropft stark ab. Weiter kommt es zu einem starken Verlaufen auf dem Halbzeug.
Beim Verpressen eines Halbzeugs nach Beispiel 2 sind deutliche Fehlstellen an den Kanten zu beobachten.

Claims

Patentansprüche
1. Verwendung eines Polyurethansystems, enthaltend a) Polyisocyanate b) mindestens eine mit Isocyanat reaktive Verbindung, c) mindestens einen Reaktivkettenverlängerer mit zumindest zwei gegenüber Isocyanaten reaktiven Gruppen, wobei zumindest eine gegenüber Isocya- naten reaktive Gruppe eine freie, primäre Nhb-Gruppe ist, d) mindestens einem Katalysator und e) gegebenenfalls weiteren Additiven zur Herstellung von Polyurethan-Sandwichteilen.
2. Verwendung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktivkettenverlängerer c) ein Diamin ist.
3. Verwendung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktivkettenverlängerer c) ein aromatisches Diamin ist.
4. Verwendung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktivketten- verlängerer c) Toluylendiamin oder ein Derivat von Toluylendiamin ist.
5. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktivkettenverlängerer c) zwischen den zwei gegenüber Isocyanaten reaktiven Gruppen zumindest zwei Alkylengruppen mit jeweils einem oder zwei Kohlen- stoffatomen aufweist, wobei die Alkylgruppen jeweils durch ein Heteroatom getrennt sind.
6. Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Sandwichteilen, wobei man i. eine Kernschicht und zumindest eine Verstärkungsfaserschicht vorlegt, ii. eine Polyurethanreaktionsmischung auf die Verstärkungsfaserschicht auf trägt, iii. das Teil aus ii. in eine Form gibt und in der Form die Polyurethanreaktionsmischung aushärtet iv. das Formteil aus der Form entnimmt und gegebenenfalls nacharbeitet, wobei die Polyurethanreaktionsmischung erhältlich ist durch Vermischen der
Komponenten eines Polyurethansystems nach Anspruch 1 bis 5.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernschicht eine Pappwabe ist.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsschicht eine Glasfasermatte ist.
9. Polyurethan-Sandwichteil, erhältlich nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8.
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