WO2009141080A1 - Plastic composite elements and method for the production thereof - Google Patents
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Abstract
The present invention relates to composite elements composed of a thermoplastic material layer and a polyurethane layer, to a method for the production thereof, and to the use thereof.
Description
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Kunststoffverbundelemente und ein Verfahren zu ihrer HerstellungPlastic composite elements and a method for their production
Die Erfindung betrifft Verbundelemente aus einer Kunststoffschicht und einer Polyurethanschicht, ein Verfahren zu deren Herstellung sowie ihre Verwendung.The invention relates to composite elements of a plastic layer and a polyurethane layer, a process for their preparation and their use.
Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte erhältlich durch Umsetzung von Isocyanaten mit gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen, beispielsweise Polyolen, d.h. Verbindungen, die mindestens zwei Hydroxylgruppen aufweisen, sowie Verbundelemente von diesen Produkten mit weiteren Kunststoffen sind allgemein bekannt. Eine Belastung dieser Verbundelemente durch hohe Temperaturen und Luftfeuchtigkeiten führt häufig zu einer unerwünschten Ablösung der Kunststoffe von den Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten. Insbesondere beim Einsatz solcher Verbundelemente im Automobilbau, für die eine solche Belastung nicht ausgeschlossen werden kann, ist eine Ablösung der Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte von den weiteren Kunststoffen und damit eine Zerstörung des Verbundelementes nicht akzeptabel.Polyisocyanate polyaddition products obtainable by reacting isocyanates with isocyanate-reactive compounds, for example, polyols, i. Compounds having at least two hydroxyl groups as well as composite elements of these products with other plastics are well known. Exposing these composite elements to high temperatures and humidities often leads to undesired detachment of the plastics from the polyisocyanate polyaddition products. In particular, when using such composite elements in the automotive industry, for which such a burden can not be excluded, a replacement of the polyisocyanate polyaddition of the other plastics and thus destruction of the composite element is not acceptable.
Bei der Herstellung der Verbundelemente, insbesondere der hierzu eingesetzten Polyisocyanate kann sich das Problem ergeben, dass diese bei tiefen Temperaturen keine stabilen Mischungen er- geben. Insbesondere bei sehr niedrigen Temperaturen, beispielsweise unterhalb von 00C, können diese Polyisocyanate dazu neigen, auszukristallisieren. Gerade zur reproduzierbaren Herstellung qualitativ hochwertiger Produkte gilt es jedoch, dieses Problem zu vermeiden.In the production of the composite elements, in particular the polyisocyanates used for this purpose, the problem may arise that they do not give stable mixtures at low temperatures. Especially at very low temperatures, for example below 0 ° C., these polyisocyanates may tend to crystallize out. Especially for the reproducible production of high quality products, however, it is important to avoid this problem.
DE-A 10 022 280 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Verbundelementen aus Thermoplasten und Polyurethanen mit verbesserter Haftung sowie Feuchtalterungseigenschaften. Der Ver- bund wird beispielsweise zur Herstellung von Armaturentafeln verwendet, wobei diese Tafeln üblicherweise aus einem Thermoplastträger [wie z.B. Polypropylen, Polycarbonat/Acrylnitril- Butadien-Styrol (PC/ABS) oder Acrymitril-Butadien-Styrol (ABS)], einem Polyurethan (PUR)- Schaum sowie einer weiteren Dekorschicht (oft „Haut" genannt) aus Polyvinylchlorid (PVC), thermoplastischen Polyolefinen (TPO), thermoplastischen Polyurethanen (TPU), Polyurethan- sprühhäuten u.a. aufgebaut sind. Durch die Verwendung von Estergruppen enthaltenden Isocyanat-DE-A 10 022 280 describes a process for producing composite elements of thermoplastics and polyurethanes with improved adhesion and moisture aging properties. The composite is used, for example, for the manufacture of instrument panels, which panels are usually made of a thermoplastic substrate [such as a thermoplastic). Polypropylene, polycarbonate / acrylonitrile-butadiene-styrene (PC / ABS) or acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS)], a polyurethane (PUR) foam and another decorative layer (often called "skin") of polyvinyl chloride (PVC), thermoplastic Polyolefins (TPO), thermoplastic polyurethanes (TPU), polyurethane spray skins, etc. By the use of isocyanate groups containing ester groups
Polyester-Prepolymeren zur Herstellung von Polyurethanschaumstoffen gemäß DE-A 10 022 280 werden verbesserte Eigenschaften, insbesondere eine gute Haftung zwischen dem Thermoplasten und derartigen Polyurethanschaumstoffen erhalten. Bei einer Feuchtlagerung eines solchen Verbundes bis zu 80 Stunden bei 800C und 80 % relativer Luftfeuchte liegt auch ein intakter Verbund aus Thermoplast und Polyurethanschaum vor.Polyester prepolymers for the production of polyurethane foams according to DE-A 10 022 280 have improved properties, in particular a good adhesion between the thermoplastic and such polyurethane foams. In a moist storage of such a composite up to 80 hours at 80 0 C and 80% relative humidity is also an intact composite of thermoplastic and polyurethane foam before.
Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung von Verbundbauteilen ist in EP-A 1 531 173 aufgezeigt, in welcher Isocyanat-Polycarbonat-Prepolymere zur Herstellung von Polyurethanschaumstoffen mit verbesserter Haftung zu anderen Thermoplasten bei Feuchtalterung beschrieben werden.
- -Another possibility for the production of composite components is shown in EP-A 1 531 173, in which isocyanate-polycarbonate prepolymers for the production of polyurethane foams with improved adhesion to other thermoplastics in wet aging are described. - -
In US 5,300,531 wird die Verwendung von Fettsäureamiden für die Verbesserung der Haftung zu bzw. für die Vermeidung von Blasen mit einer PVC-Dekorschicht beschrieben. Es werden bevorzugt polymere Diphenylmethandiisocyanat (MDI)-Mischungen als Polyisocyanatkomponente eingesetzt.No. 5,300,531 describes the use of fatty acid amides for improving the adhesion to or avoiding blisters with a PVC decorative layer. It is preferred to use polymeric diphenylmethane diisocyanate (MDI) mixtures as the polyisocyanate component.
Die derzeit zur Verfügung stehenden Systeme liefern Haftungswerte gemessen nach derThe currently available systems provide adhesion values measured according to the
Messmethode PV 2034 der Volkswagen AG vor Alterung von > 10 N/5 cm. Nach Wärmelagerung (500 h Lagerung bei 120 0C Umluft), Klimawechseltest (Lagerung 12 Zyklen (= 144 h) nach der Messmethode PV 1200 der Volkswagen AG) oder Sonnensimulation (Prüfung nach 360 h Trockenzyklus und anschließend 240 h Feuchtzyklus bzw. weiteren 240 h gemäß DIN 75 220) werden Werte von > 4N/5cm und < 15 N/5 cm erreicht.Measuring method PV 2034 of Volkswagen AG before aging of> 10 N / 5 cm. After heat storage (500 h storage at 120 0 C circulating air), climate change test (storage 12 cycles (= 144 h) according to the measuring method PV 1200 of Volkswagen AG) or solar simulation (test after 360 h drying cycle and then 240 h wet cycle or another 240 h according to DIN 75 220), values of> 4N / 5cm and <15 N / 5 cm are achieved.
An die Haftung zwischen Kunststoffschicht und Polyurethanschicht werden von der Automobilindustrie jedoch immer höhere Ansprüche gestellt, so dass es wünschenswert ist, höhere Haftungswerte, insbesondere höhere Werte im Rollenschälversuch nach PV 2034 und im Trennversuch nach DIN 53 357 A zu erreichen. Bereits geringfügige Änderungen in den Produktionsparametern können zu großen Schwankungen bei den Rollschälversuchen führen.However, the automotive industry is placing ever increasing demands on the adhesion between the plastic layer and the polyurethane layer, so that it is desirable to achieve higher adhesion values, in particular higher values in the roller peeling test according to PV 2034 and in the separation test according to DIN 53 357 A. Even slight changes in the production parameters can lead to large fluctuations in the roller skiving experiments.
Aufgabe der Erfindung war es, Verbundelemente zur Verfügung zu stellen, die aufgrund ihrer hervorragenden mechanischen Eigenschaften beispielsweise im Automobilbau eingesetzt werden können und bei denen die Haftung zwischen dem Kunststoff und den daran haftenden Polyiso- cyanat-Polyadditionsprodukten sehr gut ist, so dass im Rollenschälversuch oder im Trennversuch Werte > 20N/5cm erreicht werden können. Insbesondere sollten die Verbundelemente mit Ausgangskomponenten herstellbar sein, die auch bei Temperaturen < 00C kristallisationsstabile Mischungen ergeben und somit einfach und reproduzierbar auch bei tiefen Temperaturen eingesetzt werden können.The object of the invention was to provide composite elements which can be used, for example, in automobile construction because of their excellent mechanical properties and in which the adhesion between the plastic and the polyisocyanate polyaddition products adhering thereto is very good, so that in the roller peel test or in the separation test values> 20N / 5cm can be achieved. In particular, the composite elements with starting components should be produced, which give crystallization-stable mixtures even at temperatures <0 0 C and thus can be used easily and reproducibly even at low temperatures.
Gegenstand der Erfindung sind Verbundelemente enthaltend als SchichtThe invention relates to composite elements containing as a layer
A) einen Kunststoff, an den sich haftend als SchichtA) A plastic adhering to it as a layer
B) das Produkt der Umsetzung einer Reaktionsmischung anschließt, enthaltendB) the product is followed by the reaction of a reaction mixture containing
a) eine Mischung mit einem Isocyanatgehalt von 20 bis 30 Gew.-% aus Carbodiimid (CD)-Uretonimin (UI)-Gruppen aufweisenden Isocyanatprepolymeren und gegebenenfalls polymerem MDIa) a mixture having an isocyanate content of 20 to 30 wt .-% of carbodiimide (CD) uretonimine (UI) groups having Isocyanatprepolymeren and optionally polymeric MDI
b) gegenüber Isocyanaten reaktive Verbindungenb) isocyanate-reactive compounds
c) gegebenenfalls Katalysatoren
- - d) gegebenenfalls Treibmittelc) optionally catalysts - - d) optionally propellant
e) gegebenenfalls Hilfs- und/oder Zusatzstoffe.e) optionally auxiliaries and / or additives.
Das modifizierte Isocyanatprepolymer ist aus mindestens einem Carbodiimid (CD)-Uretonimin (UI)-Gruppen enthaltenden Isocyanat und einem Polyol und/oder einem Kettenverlängerer erhält- lieh. Dieses Prepolymer kann vorzugsweise mit polymerem Diphenylmethandiisocyanat (MDI) abgemischt werden. Die Mischung weist einen Isocyanatgruppengehalt von 20 bis 30 % auf.The modified isocyanate prepolymer is obtainable from at least one isocyanate containing carbodiimide (CD) uretonimine (UI) groups and a polyol and / or a chain extender. This prepolymer may preferably be blended with polymeric diphenylmethane diisocyanate (MDI). The mixture has an isocyanate group content of 20 to 30%.
Durch die Verwendung von CD/UI-Gruppen enthaltenden Isocyanatprepolymeren zur Herstellung von massiven Polyurethanen oder Polyurethanschaumstoffen wird die Haftung zwischen dem Polyurethan (PUR) und dem Thermoplast überraschenderweise erheblich verbessert, und zwar auch nach Alterung. Darüber hinaus weisen die eingesetzten Prepolymere eine ausgezeichneteThe use of CD / UI group-containing isocyanate prepolymers for the production of solid polyurethanes or polyurethane foams, the adhesion between the polyurethane (PUR) and the thermoplastic is surprisingly significantly improved, even after aging. In addition, the prepolymers used have an excellent
Tieftemperaturstabilität auf.Low temperature stability on.
Carbodiimid-modifizierte Isocyanate sind an sich bekannt und z.B. in WO 2007/006622 und in GB 2 268 180 beschrieben. Prepolymere auf Basis von Carbodiimid-modifizierten Isocyanaten sind ebenfalls bekannt und z.B. in WO 2002/048231 und WO 2006/069624 beschrieben.Carbodiimide-modified isocyanates are known per se and e.g. in WO 2007/006622 and in GB 2 268 180. Prepolymers based on carbodiimide-modified isocyanates are also known and e.g. in WO 2002/048231 and WO 2006/069624.
Die erfindungsgemäßen Verbundelemente können als Kunststoff (A) Polyurethansprühhäute oder übliche thermoplastische Kunststoffe enthalten, beispielsweise Polyphenylenoxid (PPO), Polyvinylchlorid (PVC), Acrylnitril-Butadien-Styrol-Acrylester (ASA), Polycarbonat (PC), thermoplastisches Polyurethan (TPU), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Styrolmaleinsäureanhydrid (SMA), Polycarbonat/Styrol-Acrylnitril/Acrylnitril-Butadien Blend (PC/ABS) und Abmischungen daraus.The composite elements according to the invention may comprise as plastic (A) Polyurethanansprühhäute or conventional thermoplastics, such as polyphenylene oxide (PPO), polyvinyl chloride (PVC), acrylonitrile-butadiene-styrene acrylic ester (ASA), polycarbonate (PC), thermoplastic polyurethane (TPU), polyethylene (PE), polypropylene (PP), styrene-maleic anhydride (SMA), polycarbonate / styrene-acrylonitrile / acrylonitrile-butadiene blend (PC / ABS) and blends thereof.
Die Kunststoffe (A) können beispielsweise in Form von Folien zur Herstellung der Verbundelemente eingesetzt werden. Bevorzugt weisen die Folien eine Dicke von 0,2 bis 2 mm auf. Bevorzugt werden Polyvinylchlorid (PVC) oder Polyurethansprühhäute als Kunststoff (A) eingesetzt.The plastics (A) can be used for example in the form of films for the production of the composite elements. Preferably, the films have a thickness of 0.2 to 2 mm. Preference is given to using polyvinyl chloride (PVC) or polyurethane skin care as the plastic (A).
Derartige Folien sind kommerziell erhältlich und ihre Herstellung ist allgemein bekannt.Such films are commercially available and their preparation is well known.
Die Verbundelemente können vorzugsweise als Versteifungsteil für Instrumententafeln oder Türseitenteile eingesetzt werden.The composite elements can preferably be used as a stiffening part for instrument panels or door side parts.
Als Produkt (B) [Polyisocyanat-Polyadditionsprodukt] sind Polyurethane bevorzugt, die in kompakter oder bevorzugt zelliger Form, beispielsweise als Weichschaumstoff, Halbhartschaumstoff oder Hartschaumstoff, besonders bevorzugt als Halbhartschaumstoff vorliegen können.Preferred as product (B) [polyisocyanate polyaddition product] are polyurethanes which may be present in a compact or preferably cellular form, for example as flexible foam, semi-rigid foam or rigid foam, particularly preferably as semi-rigid foam.
Die Produkte (B) sind vorzugsweise aus folgenden Ausgangsverbindungen erhältlich:
- - a) einer Mischung mit einem Isocyanatgehalt von 20 bis 30 Gew.-% aus Carbodi- imid-/ Uretonimingruppen aufweisenden Isocyanatprepolymeren und gegebenenfalls polymerem MDIThe products (B) are preferably obtainable from the following starting compounds: - - a) a mixture having an isocyanate content of 20 to 30 wt .-% of carbodiimide / uretonimine having Isocyanatprepolymeren and optionally polymeric MDI
b) gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungenb) isocyanate-reactive compounds
c) gegebenenfalls Katalysatorenc) optionally catalysts
d) gegebenenfalls Treibmittelnd) optionally propellants
e) gegebenenfalls Hilfs- und/oder Zusatzstoffen.e) optionally auxiliaries and / or additives.
Die Komponenten a) bis e) werden im Folgenden näher beschrieben:The components a) to e) are described in more detail below:
Die Prepolymere unter (a) werden aus vorzugsweiseThe prepolymers under (a) are preferably from
i) aromatischen Isocyanaten, wie z. B. Polyisocyanate basierend auf 4,4'-, 2,4'- unάV- oder 2,2'-Diphenylmethandiisocyanat und beliebigen Mischungen daraus, die mit Carbodiimid-AJretonimingruppen modifiziert sind undi) aromatic isocyanates, such as. B. polyisocyanates based on 4,4'-, 2,4'- unάV- or 2,2'-diphenylmethane diisocyanate and any mixtures thereof, which are modified with carbodiimide AJretonimingruppen and
ii) allgemein bekannten gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen, wie beispielsweise Polyetherpolyalkoholen, Polyesterpolyalkoholen und/oder Polycarbo- natdiolen mit Molekulargewichten zwischen 500 und 12000 und Funktionalitäten von 2 bis 6 und/oderii) generally known isocyanate-reactive compounds, for example polyetherpolyalcohols, polyesterpolyalcohols and / or polycarboxylate diols having molecular weights of between 500 and 12,000 and functionalities of 2 to 6 and / or
Kettenverlängerern und/oder Vernetzungsmitteln mit Molekulargewichten von 60 bis 499 und Funktionalitäten von 2 bis 6, bevorzugt 2, erhalten.Chain extenders and / or crosslinking agents having molecular weights of 60 to 499 and functionalities of 2 to 6, preferably 2, obtained.
Die Mischung a) kann gegebenenfalls polymeres MDI enthalten. Als polymeres MDI werden be- vorzugt rohe Polymer-MDI-Mischungen, wie sie bei der Phosgenierung von rohem Diphenyl- methandiamin erhalten werden, eingesetzt. Rohe Polymer-MDI-Mischungen, wie sie bei der Phosgenierung von rohem Diphenylrnethandiamin erhalten werden, weisen vorzugsweise noch einen Anteil an monomerem MDI von 20 bis 60 Gew.-% auf und haben eine Viskosität von 1200 mPas/20°C bis 100 mPas/20°C (das monomere MDI liegt als Gemisch aus 4,4'-, 2,4'- und 2,2'-Di- phenylmethandiisocyanat vor).The mixture a) may optionally contain polymeric MDI. The polymeric MDI used are preferably crude polymer-MDI mixtures, as obtained in the phosgenation of crude diphenylmethanediamine. Crude polymer-MDI mixtures, as obtained in the phosgenation of crude Diphenylrnethanediamine, preferably still have a proportion of monomeric MDI from 20 to 60 wt .-% and have a viscosity of 1200 mPas / 20 ° C to 100 mPas / 20 ° C (the monomeric MDI is present as a mixture of 4,4'-, 2,4'- and 2,2'-di-phenylmethane diisocyanate).
Als Komponente (b) können allgemein bekannte gegenüber Isocyanaten reaktive Verbindungen eingesetzt werden, beispielsweise Polyetherpolyalkohole, Polyesterpolyalkohole und/oder Polycar- bonatdiole, bevorzugt Polyetherpolyole und/oder Polyesterpolyalkohole, bevorzugt mit einem Molekulargewicht von 500 bis 10000, insbesondere 1000 bis 6000, und mit einer Funktionalität von 2 bis 6. Gegebenfalls können gefüllte Polyetherpolyole, wie z.B. Styrol-Acrylnitril (SAN)-
- - oder Polyhamstoff (PHD)- oder Polyisocyanat-Polyadditions(PIPA)-Polyetheφθlyole verwendet werden. Die Verbindungen (b) können auch in Abmischung mit Kettenverlängerungs- und/oder Vernetzungsmitteln eingesetzt werden. Bei den Kettenverlängerungsmitteln handelt es sich vorzugsweise um bifunktionelle Alkohole mit Molekulargewichten von 60 bis 499, beispielsweise Ethylenglykol, Propylenglykol, Butandiol-1,4, Pentandiol-1,5. Bei den Vernetzungsmitteln handelt es sich bevorzugt um Verbindungen mit Molekulargewichten von 60 bis 499 und Funktionalitäten von 3 bis 6, vorzugsweise Aminen und besonders bevorzugt Alkoholen wie beispielsweise Glyzerin, Trimethylolpropan und Pentaerythrit. Die Kettenverlängerungs- und/oder Vernetzungsmittel können auch allein als Komponente (b) eingesetzt werden.As component (b) it is possible to use generally known isocyanate-reactive compounds, for example polyetherpolyalcohols, polyesterpolyalcohols and / or polycarbonatediols, preferably polyetherpolyols and / or polyesterpolyalcohols, preferably having a molecular weight of from 500 to 10,000, in particular from 1,000 to 6,000, and having one Functionality of 2 to 6. Optionally, filled polyether polyols, such as styrene-acrylonitrile (SAN) - - or polyurea (PHD) - or polyisocyanate polyaddition (PIPA) -Polyetheφθlyole be used. The compounds (b) can also be used in admixture with chain extenders and / or crosslinking agents. The chain extenders are preferably bifunctional alcohols having molecular weights of from 60 to 499, for example ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol. The crosslinking agents are preferably compounds having molecular weights of from 60 to 499 and functionalities of from 3 to 6, preferably amines and more preferably alcohols, for example glycerol, trimethylolpropane and pentaerythritol. The chain extenders and / or crosslinkers may also be used alone as component (b).
Als Katalysatoren (c) können übliche Verbindungen eingesetzt werden, die beispielsweise dieAs catalysts (c) conventional compounds can be used, for example, the
Reaktion der Komponente (a) mit der Komponente (b) stark beschleunigen. In Frage kommen beispielsweise allgemein für diesen Zweck bekannte tertiäre Amine und/oder organische Metallverbindungen, insbesondere Zinnverbindungen. Bevorzugt werden als Katalysatoren solche eingesetzt, die zu einer möglichst geringen Emission (z.B. VOC- und FOG-Werte in VDA278-Test und Foggingwerte nach DIN 75201), d.h. zu einer möglichst geringen Abgabe von flüchtigenRapidly accelerate the reaction of component (a) with component (b). For example, tertiary amines generally known for this purpose and / or organic metal compounds, in particular tin compounds, are suitable. The catalysts used are preferably those which have the lowest possible emission (for example VOC and FOG values in VDA278 test and fogging values according to DIN 75201), ie. to the lowest possible release of volatile
Verbindungen aus dem Umsetzungsprodukt (B) führen, beispielsweise Kaliumacetat und/oder Li- Salze und/oder tertiäre Amine mit mindestens einer funktionellen Hydroxyl-Gruppe und/oder reaktive Polymerkatalysatoren, wie z.B. in DE-A 100 56 309 und EP-A 0 696 580 beschrieben.Compounds of the reaction product (B), for example, potassium acetate and / or Li salts and / or tertiary amines having at least one hydroxyl functional group and / or reactive polymer catalysts such. in DE-A 100 56 309 and EP-A 0 696 580.
Als Treibmittel (d) können zur Herstellung von geschäumten Produkten (B), beispielsweise PoIy- urethanweich-, -halbhart- oder -hartschaumstoffen, die gegebenenfalls Harnstoff- und/oder Iso- cyanuratstrukturen aufweisen können, allgemein bekannte chemisch oder physikalisch wirkende Verbindungen eingesetzt werden. Als chemisch wirkendes Treibmittel kann bevorzugt auch Wasser eingesetzt werden, welches durch Reaktion mit den Isocyanatgruppen Kohlendioxid bildet. Beispiele für physikalische Treibmittel, d.h. inerte Verbindungen, die unter den Bedingungen der Polyurethanbildung verdampfen, sind (cyclo)aliphatische Kohlenwasserstoffe, vorzugsweise solche mit 4 bis 8, besonders bevorzugt 4 bis 6 und insbesondere 5 Kohlenstoffatomen, teilhaloge- nierte Kohlenwasserstoffe oder Ether, Ketone oder Acetate. Die Menge der eingesetzten Treibmittel richtet sich nach der angestrebten Dichte der Schaumstoffe. Die unterschiedlichen Treibmittel können einzeln oder in beliebigen Mischungen untereinander zum Einsatz kommen.Suitable blowing agents (d) for the production of foamed products (B), for example polyurea soft, semi-hard or rigid foams, which may optionally have urea and / or isocyanurate structures, are generally known chemically or physically active compounds , As a chemically acting blowing agent it is also possible with preference to use water which forms carbon dioxide by reaction with the isocyanate groups. Examples of physical blowing agents, i. inert compounds which evaporate under the conditions of polyurethane formation are (cyclo) aliphatic hydrocarbons, preferably those having 4 to 8, more preferably 4 to 6 and in particular 5 carbon atoms, partially halogenated hydrocarbons or ethers, ketones or acetates. The amount of blowing agent used depends on the desired density of the foams. The different blowing agents can be used individually or in any mixtures with each other.
Die Umsetzung kann gegebenenfalls in Anwesenheit von (e) Hilfs- und/oder Zusatzstoffen erfolgen, wie z.B. Haftvermittlern, Füllstoffen, Fasern (z.B. in Form von Geweben und/oder Matten), Zellreglern, oberflächenaktiven Verbindungen, Stabilisatoren gegen Oxidation, thermischen oder mikrobiellen Abbau oder Alterung und Kettenabbrechern.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbundelemente, wobeiThe reaction may optionally be carried out in the presence of (e) auxiliaries and / or additives, such as adhesion promoters, fillers, fibers (eg in the form of fabrics and / or mats), cell regulators, surface-active compounds, stabilizers against oxidation, thermal or microbial degradation or aging and chain breakers. Another object of the invention is a method for producing the composite elements according to the invention, wherein
a) eine Mischung mit einem Isocyanatgehalt von 20 bis 30 Gew.-% aus mit CD-AJI- modifizierten Isocyanatprepolymeren und gegebenenfalls polymerem MDI mita) a mixture having an isocyanate content of 20 to 30 wt .-% of CD-AJI-modified isocyanate prepolymers and optionally polymeric MDI with
b) gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungenb) isocyanate-reactive compounds
c) in Gegenwart von gegebenenfalls Katalysatorenc) in the presence of optionally catalysts
d) gegebenenfalls Treibmittelnd) optionally propellants
e) gegebenenfalls Hilfs- und/oder Zusatzstoffene) optionally auxiliaries and / or additives
in Gegenwart von (A) einem Kunststoff umgesetzt wird.in the presence of (A) a plastic is reacted.
Zur Herstellung der Produkte (B) können die Mischung (a) und die gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen (b) vorzugsweise in solchen Mengen zur Umsetzung gebracht werden, dass das Äquivalenzverhältnis von NCO-Gruppen aus (a) zur Summe der reaktiven Wasserstoffatome aus (b) und gegebenenfalls aus (d) 0,3:1 bis 1,8:1, besonders bevorzugt 0,4:1 bis 1,0:1 und insbesondere 0,4:1 bis 0,6:1, beträgt. Falls das Produkt (B) zumindest teilweise Isocyanurat- gruppen enthält, wird vorzugsweise ein Verhältnis von NCO-Gruppen zur Summe der reaktivenFor the preparation of the products (B), the mixture (a) and the isocyanate-reactive compounds (b) are preferably reacted in amounts such that the equivalence ratio of NCO groups from (a) to the sum of the reactive hydrogen atoms from (b ) and optionally from (d) 0.3: 1 to 1.8: 1, more preferably 0.4: 1 to 1.0: 1 and in particular 0.4: 1 to 0.6: 1, is. If the product (B) at least partially contains isocyanurate groups, is preferably a ratio of NCO groups to the sum of the reactive
Wasserstoffatome von 1,5:1 bis 60:1, vorzugsweise 1,5:1 bis 8:1, eingestellt.Hydrogen atoms of 1.5: 1 to 60: 1, preferably 1.5: 1 to 8: 1, adjusted.
Die Umsetzung zum Produkt (B) kann beispielsweise durch Handguss, durch Hochdruck- oder Niederdruckmaschinen oder durch das RIM- Verfahren (reaction-injection-molding) üblicherweise in offenen oder bevorzugt geschlossenen Formwerkzeugen durchgeführt werden. Geeignete Verar- beitungsmaschinen sind handelsüblich erhältlich.The conversion to the product (B) can be carried out, for example, by hand casting, by high-pressure or low-pressure machines or by the RIM process (reaction injection molding) usually in open or preferably closed molds. Suitable processing machines are commercially available.
Die Ausgangskomponenten a) bis e) werden üblicherweise bei einer Temperatur von 0 bis 1000C, vorzugsweise von 20 bis 800C, gemischt und beispielsweise in ein Formwerkzeug eingebracht. Die Vermischung kann mechanisch mittels eines Rührers durchgeführt werden oder in einem üblichen Hochdruckmischkopf erfolgen.The starting components a) to e) are usually mixed at a temperature of 0 to 100 0 C, preferably from 20 to 80 0 C, and introduced, for example, in a mold. The mixing can be carried out mechanically by means of a stirrer or carried out in a conventional high-pressure mixing head.
Die Umsetzung des Reaktionsgemisches kann beispielsweise in üblichen, bevorzugt temperierbaren und verschließbaren Formen durchgeführt werden.The reaction of the reaction mixture can be carried out, for example, in customary, preferably heatable and sealable forms.
Als Formwerkzeuge zur Herstellung der Verbundelemente können übliche und kommerziell erhältliche Werkzeuge eingesetzt werden, deren Oberfläche beispielsweise aus Stahl, Aluminium, Email, Teflon, Epoxyharz oder einem anderen polymeren Werkstoff besteht, wobei die Oberfläche gege- benenfalls verchromt, beispielsweise hartverchromt sein kann. Bevorzugt sollten die Formwerk-
- - zeuge temperierbar sein, um die bevorzugten Temperaturen einstellen zu können, und verschließbar sein.Conventional and commercially available tools whose surface consists for example of steel, aluminum, enamel, Teflon, epoxy resin or another polymeric material may be used as molding tools for producing the composite elements, the surface optionally being chrome-plated, for example hard chromium-plated. Preferably, the molds - - To be able to be tempered in order to set the preferred temperatures, and be closed.
Die Ausgangskomponenten werden bevorzugt bei einer Temperatur von 20 bis 500C verwendet. Die Umsetzung zu den Produkten erfolgt üblicherweise bei einer Formtemperatur von 20 bis 1200C, bevorzugt 25 bis 1000C, besonders bevorzugt 30 bis 800C, für eine Dauer von üblicherweise 0,5 bis 30 min, bevorzugt 1 bis 5 min. Die Umsetzung im Formwerkzeug erfolgt erftndungs- gemäß in direktem Kontakt mit (A). Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass man einen Kunststoff (A) als Dekorhaut und gegebenenfalls zusätzlich einen Träger vor der Umsetzung der Reaktionsmischung in der Form platziert und anschließend die Reaktionsmischung in die Form gibt. Die Herstellung der Verbundelemente kann entweder mit der offenen oder geschlossenenThe starting components are preferably used at a temperature of 20 to 50 0 C. The reaction to the products is usually carried out at a mold temperature of 20 to 120 0 C, preferably 25 to 100 0 C, particularly preferably 30 to 80 0 C, for a period of usually 0.5 to 30 minutes, preferably 1 to 5 min. The reaction in the mold takes place in accordance with Erftndungs in direct contact with (A). This can be achieved, for example, by placing a plastic (A) as a decorative skin and optionally additionally a support before reacting the reaction mixture in the mold and then adding the reaction mixture to the mold. The production of composite elements can be either open or closed
Füllweise erfolgen. Eventuell verwendete Fasern als Komponente (e) können sowohl in der Reaktionsmischung eingesetzt werden als auch in Form von Matten oder Geweben. Werden Matten oder Gewebe als Komponente (e) eingesetzt, so können diese beispielsweise vor dem Einfüllen der Reaktionsmischung auf die in der Form vorliegende Folie (A) aufgelegt werden und an- schließend die Reaktionsmischung, die vorzugsweise in diesem Fall keine zusätzlichen Fasern enthält, in die Form eingefüllt werden.Filling done. Any fibers used as component (e) may be used both in the reaction mixture and in the form of mats or fabrics. If mats or fabrics are used as component (e), they may, for example, be applied to the film (A) present in the mold before the reaction mixture is introduced, and then the reaction mixture, which in this case preferably contains no additional fibers, can be applied the mold will be filled.
Die erfindungsgemäßen Verbundelemente weisen durch die Verwendung der Mischung (a), die zudem eine hohe Kältestabilität aufweist, eine deutlich verbesserte Haftung zwischen (A) und (B) auf. Die erfindungsgemäßen Verbundelemente weisen im Trennversuch gemäß DIN 53 357 A und im Rollenschälversuch gemäß PV 2034 Werte vor Alterung von über 20 N/5cm auf.The composite elements of the invention have a significantly improved adhesion between (A) and (B) by the use of the mixture (a), which also has a high low-temperature stability. In the separation test according to DIN 53 357 A and in the roller peel test in accordance with PV 2034, the composite elements according to the invention have values above aging of more than 20 N / 5 cm.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung sind Isocyanatmischungen mit einem Isocyanatgehalt von 20 bis 30 Gew.-% aus Carbodiimid-/Uretonimin-modifizierten Isocyanatprepolymeren und gegebenenfalls polymerem MDI.Another object of the invention are isocyanate mixtures having an isocyanate content of 20 to 30 wt .-% of carbodiimide / uretonimine-modified Isocyanatprepolymeren and optionally polymeric MDI.
Die erfindungsgemäßen Verbundelemente werden bevorzugt als Bauteile im Fahrzeug-, Flugzeug- oder Immobilienbau eingesetzt, beispielsweise als Armaturenbretter, Türverkleidungen, Hutablagen, Konsolen, Armauflagen oder Türspiegel.The composite elements according to the invention are preferably used as components in vehicle, aircraft or real estate construction, for example as dashboards, door panels, hat racks, consoles, armrests or door mirrors.
Die Erfindung soll anhand der nachfolgenden Beispiele näher erläutert werden.
Beschreibung der AusgangsstoffeThe invention will be explained in more detail with reference to the following examples. Description of the starting materials
Isocyanate:isocyanates:
Isocyanat 1:Isocyanate 1:
100 Gew. Teile Desmodur® CD-S der Bayer MaterialScience AG (teilweise carbo- diimidiertes Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat mit einem NCO-Gehalt von 29,5 %)100 wt. Parts of Desmodur ® CD-S from Bayer MaterialScience AG (partially carbo- diimidiertes diphenylmethane-4,4'-diisocyanate with an NCO content of 29.5%)
100 Gew. Teile Desmodur® 90/10 der Bayer MaterialScience AG (Gemisch von Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat mit 2,4'- und 2,2'-MDI und höherfunktionellen Homologen mit einem NCO-Gehalt von 32,6 %) und100 wt. Parts of Desmodur ® 90/10 from Bayer MaterialScience AG (mixture of diphenylmethane-4,4'-diisocyanate with 2,4'- and 2,2'-MDI and homologues having an isocyanate content of 32.6% ) and
49,97 Gew.-Teile eines Polyethers mit einem mittleren Molekulargewicht von 12000 g/mol, hergestellt durch Addition von Propylenoxid/Ethylenoxid (82/18) an Sorbit als Starter, wurden bei 80°C drei Stunden zur Reaktion gebracht. Das entstandene NCO-Prepolymer wurde anschließend mit 52,49 Gew.-Teilen Desmodur® 44V 10 L der Bayer MaterialScience AG (polymeres MDI mit einem NCO-Gehalt von 31,5 %) abgemischt.49.97 parts by weight of a polyether having an average molecular weight of 12000 g / mol, prepared by addition of propylene oxide / ethylene oxide (82/18) to sorbitol as a starter, were reacted at 80 ° C for three hours. The resulting NCO prepolymer was then mixed with 52.49 parts by weight of Desmodur ® 44V 10 L of Bayer MaterialScience AG (polymeric MDI having an NCO content of 31.5%).
Es wurde eine Mischung mit einem NCO-Gehalt von 25,5 Gew.-% und einer Viskosität von 190 mPa s @25°C erhalten. Die Mischung ist bei -100C mindestens eine Woche kristallisationsstabil.There was obtained a mixture with an NCO content of 25.5 wt .-% and a viscosity of 190 mPa s @ 25 ° C. The mixture is at least a week stable to crystallization at -10 0C.
Isocyanat 2:Isocyanate 2:
Mischung aus 60 Gew.-Teilen Desmodur® 90/10 (von Bayer MaterialScience AG) und 40 Gew.-Teilen Desmodur® 44V20 LF (von Bayer MaterialScience AG; polymeres MDI mit einem NCO-Gehalt von 31,5 %) mit einem NCO-Gehalt der Mischung von 32,4 Gew.-%.Mixture of 60 parts by weight of Desmodur ® 90/10 (Bayer MaterialScience AG) and 40 parts by weight of Desmodur ® 44V20 LF (Bayer MaterialScience AG; polymeric MDI having an NCO content of 31.5%) having an NCO Content of the mixture of 32.4 wt .-%.
Isocyanat 3:Isocyanate 3:
Ein Prepolymer mit einem NCO-Gehalt von 25,6 Gew.-% aus 82,5 Gew.-Teile Desmodur® CD-S der Bayer MaterialScience AG und 17,5 Gew.-Teile eines Polyethers mit einem mittleren Molekulargewicht von 12000 g/mol, hergestellt durch Addition von Propylenoxid/Ethylenoxid (82/18) an Sorbit als Starter.
- -A prepolymer having an NCO content of 25.6 wt .-% of 82.5 parts by weight of Desmodur ® CD-S from Bayer Material Science AG and 17.5 parts by weight of a polyether having an average molecular weight of 12,000 g / mol, prepared by addition of propylene oxide / ethylene oxide (82/18) to sorbitol as a starter. - -
Isocyanat 4:Isocyanate 4:
Ein Prepolymer mit einem NCO-Gehalt von 25,4 Gew.-% aus 63,93 Gew.-Teilen Desmodur® 90/10 der Bayer MaterialScience AG, 16,00 Gew.-Teilen Desmodur® 44V10L der Bayer MaterialScience AG und 20,07 Gew.-Teilen eines Polyethers mit einem mittleren Molekulargewicht von 12000 g/mol, hergestellt durch Addition von Propylenoxid/Ethylenoxid (82/18) an Sorbit als Starter.A prepolymer having an NCO content of 25.4 wt .-% of 63.93 parts by weight of Desmodur ® 90/10 from Bayer MaterialScience AG, 16.00 parts by weight of Desmodur ® 44V10L of Bayer Material Science AG and 20, 07 parts by weight of a polyether having an average molecular weight of 12000 g / mol, prepared by addition of propylene oxide / ethylene oxide (82/18) to sorbitol as a starter.
Polyole:polyols:
Polyol l: Polyetherpolyol mit einem mittleren Molekulargewicht von 6000 g/mol hergestellt durch Addition von Propylenoxid/Ethylenoxid (83/17) an Glycerin als Starter und mit einem Polyharnstoff-Füllstoffgehalt von 20 Gew.-%.Polyol I: Polyether polyol having an average molecular weight of 6000 g / mol prepared by addition of propylene oxide / ethylene oxide (83/17) to glycerol as a starter and having a polyurea filler content of 20 wt .-%.
Polyol 2: Polyetherpolyol mit einem mittleren Molekulargewicht von 4800 g/mol hergestellt durch Addition von Propylenoxid/Ethylenoxid (83/17) an Glycerin als Starter.Polyol 2: Polyether polyol having an average molecular weight of 4800 g / mol prepared by addition of propylene oxide / ethylene oxide (83/17) to glycerol as a starter.
Polyol 3: Polyetherpolyol mit einem mittleren Molekulargewicht von 6235 g/mol hergestellt durch Addition von Propylenoxid/Ethylenoxid (78/22) an Glyzerin als Starter.Polyol 3: Polyether polyol having an average molecular weight of 6235 g / mol prepared by addition of propylene oxide / ethylene oxide (78/22) to glycerol as a starter.
Polyol 4: Polyetherpolyol mit einem mittleren Molekulargewicht von 6000 g/mol und mindestens 80 % primären OH-Gruppen, hergestellt durch Addition von Propylen/- Ethylenoxid (82/18) an Glycerin als Starter und mit einem gepfropften Füllstoffgehalt von 20 Gew.-% aus Styrol/Acrylnitril (40 %/60 %).Polyol 4: Polyether polyol having an average molecular weight of 6000 g / mol and at least 80% of primary OH groups, prepared by addition of propylene / ethylene oxide (82/18) to glycerol as starter and having a grafted filler content of 20% by weight. of styrene / acrylonitrile (40% / 60%).
Kettenverlängerer:chain:
Kettenverlängerer 1: Polyetherpolyol mit einem Molekulargewicht von 356 g/mol und einer Funktionalität von 4 hergestellt durch Propylenoxylierung mit Ethylendi- amin.Chain extender 1: Polyether polyol having a molecular weight of 356 g / mol and a functionality of 4 prepared by propylenoxylation with ethylenediamine.
Kettenverlängerer 2: DiethanolaminChain extender 2: diethanolamine
Katalysatoren:catalysts:
Katalysator 1: Dabco® NE 1070 von Air Products (Dimethylaminopropylharnstoff ca. 60 %-ig in Diethylenglykol (Gelkatalysator))Catalyst 1: Dabco ® NE 1070 from Air Products (dimethylaminopropyl about 60% strength (in diethylene glycol gel catalyst))
Katalysator 2: Jeffcat® ZF 10 von Fa. Huntsman (N,N,N'-Trimethyl-N'-hydroxyethyl-bis- aminoethylether (Treibkatalysator))
- -Catalyst 2:. Jeffcat ZF ® 10 from the company Huntsman (N, N, N'-trimethyl-N'-hydroxyethyl-bis-aminoethyl ether (blowing catalyst,)) - -
Katalysator 3: Desmorapid® 59EF05 von Bayer MaterialScience AG (Poly(oxyalkylen)- aminkatalysatorCatalyst 3: Desmorapid 59EF05 ® from Bayer MaterialScience AG (poly (oxyalkylene) - amine catalyst
Additive:additives:
Additiv 1: Schwarzpaste N von Fa. ISL Chemie (Schwarzpaste auf Basis Ruß)Additive 1: black paste N from Fa. ISL Chemie (black paste based on carbon black)
Additiv 2: Ethacure® 100 LC von Fa. Albemarle (Diethyltoluylendiamin-80)Additive 2: Ethacure 100 ® LC Fa of Albemarle (diethyltoluylenediamine-80).
Additiv 3 : Tegostab B8715 LF von Fa. Evonik (Silikonstabilisator)Additive 3: Tegostab B8715 LF from Evonik (silicone stabilizer)
Verschäumungsbeispiele:Foaming:
Mit den in der Tabelle 1 angegebenen Ausgangsverbindungen wurden Polyurethan-Formschäume hergestellt. Dazu wurden die Polyole, Wasser, Aktivatoren und anderen Additive zu einer Polyol- formulierung vermischt. Dann wurde die Polyol-Formulierung mit der Isocyanat-Komponente in einem Hochdruckmischkopf homogenisiert und in eine Form mit einer Temperatur von 400C gegossen. Die Form enthielt bereits eine PVC-Dekorfolie (Typ DSY 260/02 von Resinoplast) und einen Träger aus Polypropylen. Für die Bestimmung der mechanischen Eigenschaften wurden zusätzlich Platten mit einer Größe von 200*200*40 mm hergestellt. Für die Bestimmung der Verbundeigenschaften zur Dekorschicht wurden darüber hinaus Platten mit einer Größe vonWith the starting compounds shown in Table 1 polyurethane molded foams were prepared. For this purpose, the polyols, water, activators and other additives were mixed into a polyol formulation. Then, the polyol formulation with the isocyanate component was homogenized in a high-pressure mixing head and poured into a mold with a temperature of 40 0 C. The mold already contained a PVC decorative film (type DSY 260/02 from Resinoplast) and a support made of polypropylene. For the determination of the mechanical properties, additional plates with a size of 200 * 200 * 40 mm were produced. For the determination of the composite properties to the decorative layer were also plates with a size of
200*200*20 mm hergestellt. Im letzteren Fall wurde zuvor eine PVC-Dekorfolie in die Form platziert.
200 * 200 * 20 mm made. In the latter case, a PVC decorative film was previously placed in the mold.
- -- -
Die Mengenangaben in Tabelle 1 sind Gew.-Teile.The quantities in Table 1 are parts by weight.
Tabelle 1:Table 1:
Die Ergebnisse in Tabelle 1 zeigen, dass in den erfindungsgemäßen Beispielen 1 und 3 im Vergleich zum Beispiel 2 und in den erfindungsgemäßen Beispielen 4 und 5 im Vergleich zum Beispiel 6 das Polyurethan besser an der Dekorfolie haftet. Es werden Werte im Trennversuch von über 20 N/5 cm erreicht.
The results in Table 1 show that in Examples 1 and 3 according to the invention in comparison with Example 2 and in Examples 4 and 5 according to the invention in comparison with Example 6, the polyurethane adheres better to the decorative film. Values in the separation test of more than 20 N / 5 cm are achieved.
Claims
1. Verbundelemente enthaltend als Schicht1. composite elements containing as a layer
A) einen Kunststoff, an den sich haftend als SchichtA) A plastic adhering to it as a layer
B) das Produkt der Umsetzung einer Reaktionsmischung anschließt, enthaltendB) the product is followed by the reaction of a reaction mixture containing
a) eine Mischung mit einem Isocyanatgehalt von 20 bis 30 Gew.-% ausa) a mixture having an isocyanate content of 20 to 30 wt .-% of
Carbodiimid-/Uretonimingruppen aufweisenden Isocyanatprepolymeren und gegebenenfalls polymerem MDICarbodiimide / uretonimine containing isocyanate prepolymers and optionally polymeric MDI
b) gegenüber Isocyanaten reaktive Verbindungenb) isocyanate-reactive compounds
c) gegebenenfalls Katalysatorenc) optionally catalysts
d) gegebenenfalls Treibmitteld) optionally propellant
e) gegebenenfalls Hilfs- und/oder Zusatzstoffe.e) optionally auxiliaries and / or additives.
2. Verfahren zur Herstellung von Verbundelementen gemäß Anspruch 1 , wobei2. A process for the production of composite elements according to claim 1, wherein
a) eine Mischung mit einem Isocyanatgehalt von 20 bis 30 Gew.-% aus Carbodiimid-AJretonimin-modifizierten Isocyanatprepolymeren und gege- benenfalls polymerem MDI mita) a mixture having an isocyanate content of 20 to 30 wt .-% of carbodiimide-AJretonimin-modified Isocyanatprepolymeren and, optionally, polymeric MDI with
b) gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungenb) isocyanate-reactive compounds
c) in Gegenwart von gegebenenfalls Katalysatorenc) in the presence of optionally catalysts
d) gegebenenfalls Treibmittelnd) optionally propellants
e) gegebenenfalls Hilfs- und/oder Zusatzstoffene) optionally auxiliaries and / or additives
in Gegenwart von (A) einem Kunststoff umgesetzt wird.in the presence of (A) a plastic is reacted.
3. Isocyanatmischungen mit einem Isocyanatgehalt von 20 bis 30 Gew.-% aus Carbodiimid-/ Uretonimin-modifizierten Isocyanatprepolymeren und gegebenenfalls polymerem MDI.3. Isocyanate mixtures having an isocyanate content of 20 to 30 wt .-% of carbodiimide / uretonimine-modified isocyanate prepolymers and optionally polymeric MDI.
4. Verwendung der Verbundelemente gemäß Anspruch 1 zur Herstellung von Bauteilen im Fahrzeug-, Flugzeug- und Immobilienbau. 4. Use of the composite elements according to claim 1 for the production of components in vehicle, aircraft and real estate.
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