WO2022162048A1 - Particle foam made of tpe with a shore hardness between 20d and 90d - Google Patents

Particle foam made of tpe with a shore hardness between 20d and 90d Download PDF

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WO2022162048A1
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Frank Prissok
Elmar Poeselt
Peter Gutmann
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Basf Se
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Definitions

  • the present invention relates to a foamed granulate consisting of a composition (Z1), wherein the composition contains at least one thermoplastic elastomer (TPE-1) with a Shore D hardness in the range from 20 to 90 and a second thermoplastic elastomer (TPE-2);
  • TPE-1 thermoplastic elastomer
  • TPE-2 thermoplastic elastomer
  • Foams in particular also particle foams, have been known for a long time and are widely described in the literature, e.g. in Ullmann's "Encyclopedia of Industrial Chemistry", 4th edition, volume 20, page 416 ff.
  • Highly elastic, predominantly closed-cell foams such as particle foams made from thermoplastic polyurethane, which are produced in autoclaves or using the extruder process, have good mechanical properties and, in some cases, good resilience as well.
  • Hybrid foams made from particles of thermoplastic elastomers and system foam or binders are also known.
  • the properties of the foam can also be influenced by post-treatment of the foam, such as tempering.
  • TPU foams or foam particles or else foamed granules based on thermoplastic polyurethane are disclosed in WO 94/20568 A1.
  • a disadvantage of the TPU foams described in WO 94/20568 A1 is the high energy consumption during production and processing. A water vapor pressure of 4.5 bar to 7 bar at temperatures of 145°C to 165°C is used.
  • WO 94/20568 A1 describes expanded, i.e. foamed, TPU particles which can be processed into molded parts. These TPU foam particles are produced at temperatures of 150° C. and higher and, according to the examples, have a bulk density of between 55 and 180 g/l, which is a disadvantage when these particles are transported and stored because of the increased space requirement.
  • JP2019157107 and CN 110294860 describe a composition comprising a thermoplastic polyamide elastomer and a thermoplastic polyurethane elastomer and the use of such compositions for the production of shoe soles.
  • CN110355970 describes a manufacturing process for colored TPU foam particles and moldings made from them.
  • CN 109867946 and CN 107151373 disclose thermoplastic polyurethane foam particles, a further polymer being used in addition to a thermoplastic polyurethane elastomer.
  • JP2016190989 discloses particle foams based on polyamides.
  • WO 2018/232968 A1 describes processes for producing foams based on thermoplastic polyester elastomers
  • CN 108239386 discloses an extruded and foamed thermoplastic polyurethane elastomer particle and a manufacturing method thereof.
  • CN 105968767 describes a polymethylethylene carbonate foam material and manufacturing processes thereof.
  • WO 2007/082838 A1 discloses an expandable, preferably particulate, thermoplastic polyurethane containing blowing agent, the thermoplastic polyurethane having a Shore hardness of between A 44 and A 84. The Shore hardness of the TPU is measured on the compact, i.e. non-expanded TPU.
  • WO 2007/082838 A1 also discloses processes for producing expandable, preferably particulate, thermoplastic polyurethane containing blowing agent and processes for producing expanded thermoplastic polyurethane and processes for producing foam based on thermoplastic polyurethane and foams or expanded thermoplastic polyurethanes obtainable in this way.
  • the mechanical properties, in particular the elongation at break, of the moldings obtainable from the foamed granules are not sufficient for many applications.
  • the rebound resilience of the foams known in the prior art is not sufficient for many applications.
  • One of the objects on which the present invention is based was therefore to find foamed granules or moldings produced from foamed granules with very high rebound in combination with good mechanical properties.
  • this object is achieved by a foamed granulate consisting of a composition (Z1), wherein the composition contains at least one thermoplastic elastomer (TPE-1) with a Shore D hardness in the range from 20 to 90 and a second thermoplastic elastomer (TPE-2 ).
  • TPE-1 thermoplastic elastomer
  • TPE-2 thermoplastic elastomer
  • Blends can also be used to combine and set different glass temperatures in one material.
  • the foamed granules according to the invention consist of the composition (Z1).
  • the composition (Z1) contains at least one thermoplastic elastomer (TPE-1) with a Shore D hardness in the range from 20 to 90 and a second thermoplastic elastomer (TPE-2).
  • the composition (Z1) can also contain other components, in particular other thermoplastic elastomers.
  • the thermoplastic elastomer (TPE-1) has a Shore D hardness in the range from 20 to 90.
  • the properties of the thermoplastic elastomer (TPE-2) can vary widely.
  • thermoplastic elastomers are known per se to those skilled in the art.
  • the thermoplastic elastomer (TPE-1) can be a thermoplastic polyurethane, a thermoplastic polyetheramide, a polyetherester, a polyesterester or a thermoplastic styrene-butadiene block copolymer, provided it has a Shore D hardness in the range from 20 to 90.
  • thermoplastic elastomer (TPE-1) is selected from the group consisting of thermoplastic polyurethanes, thermoplastic polyetheramides, polyetheresters, polyesteresters or thermoplastic styrene-butadiene block copolymers.
  • thermoplastic elastomer (TPE-1) is selected from the group consisting of thermoplastic polyurethanes, thermoplastic polyetheramides or thermoplastic copolyester elastomers.
  • thermoplastic polyether esters and polyester esters can be prepared by all standard processes known from the literature by transesterification or esterification of aromatic and aliphatic dicarboxylic acids having 4 to 20 carbon atoms or their esters with suitable aliphatic and aromatic diols and polyols (cf. “Polymer Chemistry ", Interscience Publ., New York, 1961, pp. 111-127; Kunststoff Handbuch, Volume VIII, C. Hanser Verlag, Kunststoff 1973 and Journal of Polymer Science, Part A1, 4, pages 1851-1859 (1966)).
  • Suitable aromatic dicarboxylic acids include, for example, phthalic acid, iso- and terephthalic acid and their esters.
  • Suitable aliphatic dicarboxylic acids include, for example, cyclohexane-1,4-dicarboxylic acid, adipic acid, sebaconic acid, azelaic acid and decanedicarboxylic acid as saturated dicarboxylic acids, and maleic acid, fumaric acid, aconitic acid, itoconic acid, tetrahydrophthalic acid and tetrahydroterephthalic acid as unsaturated dicarboxylic acids.
  • Polyether oils of the general formula HO-(CH2)n-O-(CH2)m-OH, where n is the same or different from m and n or m 2 to 20, unsaturated diols and polyether oils such as, for example, butene-1,4-diol; diols and polyethers containing aromatic units; as well as polyester.
  • thermoplastic elastomers with a block copolymer structure used according to the invention preferably contain vinylaromatic, butadiene and isoprene and also polyolefin and vinylic units, for example ethylene, propylene and vinyl acetate units. Styrene-butadiene copolymers are preferred.
  • thermoplastic elastomers used according to the invention with a block copolymer structure are preferably chosen so that their melting points are ⁇ 300°C, preferably ⁇ 250°C, in particular ⁇ 220°C.
  • thermoplastic elastomers used according to the invention with a block copolymer structure polyetheramides, polyetheresters and polyesteresters are preferably selected such that their melting points are >95°C, preferably >110°C, in particular >140°C.
  • thermoplastic elastomers used according to the invention with a block copolymer structure polyetheramides, polyetheresters and polyesteresters can be partially crystalline or amorphous.
  • thermoplastic elastomer (TPE-1) contained in the composition (Z1) is particularly advantageous, a thermoplastic polyurethane with a Shore D hardness in the range from 20 to 90.
  • the present invention also relates to a foamed granulate as described above, wherein the thermoplastic elastomer (TPE-1) is a thermoplastic polyurethane.
  • TPE-1 thermoplastic elastomer
  • thermoplastic elastomer (TPE-2) can also be a thermoplastic polyurethane, a thermoplastic polyetheramide, a polyetherester, a polyesterester or a thermoplastic styrene-butadiene block copolymer. Accordingly, the present invention also relates to a further embodiment of a foamed granulate as described above, wherein the thermoplastic elastomer (TPE-2) is selected from the group consisting of thermoplastic polyurethanes, thermoplastic polyetheramides, polyether esters, polyester esters or thermoplastic styrene butadiene block copolymers.
  • the foamed granules consisting of the composition (Z1) have particularly advantageous property profiles when the thermoplastic elastomer (TPE-2) has a particularly low hard segment content, for example a hard segment content of less than 25%.
  • the hard segment content or hard segment proportion is determined according to the formula disclosed in WO 2007/118827 A1.
  • the present invention also relates to a further embodiment of a foamed granulate as described above, wherein the thermoplastic elastomer (TPE-2) has a hard segment content of less than 25%, for example less than 23% or less than 20%.
  • the composition (Z1) contains at least the thermoplastic elastomer (TPE-1) and the thermoplastic elastomer (TPE-2).
  • the composition can also contain other components.
  • the composition (Z1) preferably contains no further elastomers in addition to the thermoplastic elastomer (TPE-1) and the thermoplastic elastomer (TPE-2).
  • the ratio of the thermoplastic elastomers used (TPE-1) and (TPE-2) can vary within wide ranges.
  • the composition (Z1) preferably contains the thermoplastic elastomer (TPE-2) in an amount in the range from 1 to 60% by weight, based on the total composition (Z1), more preferably in an amount in the range from 5 to 50% by weight. %, particularly preferably in an amount in the range from 10 to 30% by weight, based in each case on the total composition (Z1).
  • thermoplastic elastomer (TPE-1) can be a thermoplastic polyetheramide and the thermoplastic elastomer (TPE-2) can be a thermoplastic polyurethane or the thermoplastic elastomer (TPE-1) can be a thermoplastic polyetherester and the thermoplastic elastomer ( TPE-2) a thermoplastic polyurethane or the thermoplastic elastomer (TPE-1) can be a thermoplastic polyurethane and the thermoplastic elastomer (TPE-2) can be a thermoplastic polyurethane or the thermoplastic elastomer (TPE-1) can be a thermoplastic styrene-butadiene block copolymer and the thermoplastic elastomer (TPE-2) can be a thermoplastic polyurethane or the thermoplastic elastomer (TPE-1) can be a thermoplastic polyurethane and the thermoplastic elastomer (TPE-2) can be a thermoplastic polyurethane or the thermoplastic elast
  • thermoplastic polyurethane is preferably used as the thermoplastic elastomer (TPE-1) and (TPE-2).
  • the composition (Z1) accordingly preferably contains a first thermoplastic elastomer (TPE-1) and a second thermoplastic elastomer (TPE-2), both the (TPE-1) being a thermoplastic polyurethane (TPU-1) and also the ( TPE-2) is a thermoplastic polyurethane (TPU-2).
  • Thermoplastic polyurethanes are known from the prior art. They are usually obtained by reacting a polyisocyanate composition with a polyol composition, the polyol composition usually comprising a polyol and a chain extender.
  • thermoplastic polyurethanes which are obtained or obtainable by reacting a polyisocyanate composition with a polyol composition.
  • the polyol composition usually contains at least one polyol.
  • Polyols are known in principle to those skilled in the art and are described, for example, in "Plastics Manual, Volume 7, Polyurethane", Carl Hanser Verlag, 3rd edition 1993, Chapter 3.1. Polyester oils or polyether oils are particularly preferably used as polyols.
  • polycarbonates can be used. Copolymers can also be used within the scope of the present invention.
  • the number-average molecular weight of the polyols used according to the invention is preferably between 0.5 ⁇ 10 3 g/mol and 8 ⁇ 10 3 g/mol, preferably between 0.6 ⁇ 10 3 g/mol and 5 ⁇ 10 3 g/mol, in particular between 0.8 ⁇ 10 3 g/mol and 3 x 10 3 g/mol.
  • polyether oils are suitable, but also polyester oils, block copolymers and hybrid polyols such as poly(ester/amide).
  • preferred polyether oils are polyethylene glycols, polypropylene glycols, polyadipates, polycarbonate(diol)s and polycaprolactone.
  • the polyol composition preferably contains a polyol selected from the group consisting of polyether oils, polyester oils, polycaprolactones and polycarbonates.
  • Suitable block copolymers are, for example, those which have ether and ester blocks, such as polycaprolactone with polyethylene oxide or polypropylene oxide end blocks or polyethers with polycaprolactone end blocks.
  • preferred polyether oils are polyethylene glycols and polypropylene glycols.
  • Polycaprolactone is also preferred.
  • the polyol used advantageously has a molecular weight Mn in the range from 500 g/mol to 4000 g/mol, preferably in the range from 800 g/mol to 3000 g/mol.
  • the polyols used or the polyol composition preferably have an average functionality of between 1.8 and 2.3, preferably between 1.9 and 2.2, in particular 2.
  • the polyols used according to the invention preferably have only primary hydroxyl groups.
  • At least one polyol composition containing at least polytetrahydrofuran is preferably used.
  • the polyol composition can also contain other polyols in addition to polytetrahydrofuran.
  • polyethers are suitable as further polyols, but also polyesters, block copolymers and hybrid polyols such as poly(ester/amide).
  • Suitable block copolymers are, for example, those which have ether and ester blocks, such as polycaprolactone with polyethylene oxide or polypropylene oxide end blocks or polyethers with polycaprolactone end blocks.
  • preferred polyether oils are polyethylene glycols and polypropylene glycols. Another preferred polyol is polycaprolactone.
  • suitable polyols are polyether oils such as polytrimethylene oxide or polytetramethylene oxide.
  • the polyol composition contains at least one polytetrahydrofuran and at least one other polyol selected from the group consisting of another polytetramethylene oxide (PTHF), polyethylene glycol, polypropylene glycol and polycaprolactone.
  • PTHF polytetramethylene oxide
  • the polytetrahydrofuran preferably has a number-average molecular weight Mn in the range from 500 g/mol to 5000 g/mol, more preferably in the range from 550 to 2500 g/mol, particularly preferably in the range from 650 to 2000 g/mol.
  • the composition of the polyol composition can vary within wide limits.
  • the content of the first polyol, preferably polytetrahydrofuran can be in the range from 15% to 85%, preferably in the range from 20% to 80%, more preferably in the range from 25% to 75%.
  • the polyol composition can also contain a solvent. Suitable solvents are known per se to those skilled in the art.
  • the number-average molecular weight Mn of the polytetrahydrofuran is, for example, in the range from 500 g/mol to 5000 g/mol, preferably in the range from 500 to 3000 g/mol. More preferably, the number-average molecular weight Mn of the polytetrahydrofuran is in the range from 500 to 1400 g/mol.
  • mixtures of different polytetrahydrofurans can also be used, i.e. mixtures of polytetrahydrofurans with different molecular weights.
  • Suitable chain extenders are, for example, compounds which have at least two functional groups which are reactive toward isocyanates, for example hydroxyl groups, amino groups or thiol groups.
  • Suitable chain extenders are compounds selected from the group consisting of aliphatic and aromatic diols with a molecular weight of ⁇ 500 g/mol, preferably ⁇ 350 g/mol.
  • diols are preferably used as chain extenders.
  • Aliphatic, araliphatic, aromatic and/or cycloaliphatic diols with a molecular weight of 50 g/mol to 220 g/mol can preferably be used here.
  • Alkanediols having 2 to 10 carbon atoms in the alkylene radical are preferred, in particular di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-, hepta-, octa-, nona- and/or deca-alkylene glycols.
  • 1,2-ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol and 1,6-hexanediol particular preference is given to 1,2-ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol and 1,6-hexanediol.
  • branched compounds such as 1,4-cyclohexyldimethanol, 2-butyl-2-ethylpopanediol, neopentyl glycol, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol, pinacol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, 1,4- Cyclohexanediol or N-phenyldiethanolamine are suitable as chain extenders in the context of the present invention.
  • Mixed compounds such as 4-aminobutanol are also suitable.
  • chain extenders can also be used.
  • compounds with amino groups can also be used, for example diamines. Mixtures of diols and diamines can also be used.
  • the amount of chain extender used and of the polyols used can vary within wide ranges.
  • the chain extender mixture is chosen such that the softer of the thermoplastic elastomers used, for example the TPU, has a softening point of less than 190° C., preferably less than 160° C. and very preferably less than 150° C.
  • the softening point is, in the context of the present invention, using DMA (measured on a 2 mm injection molded sheet tempered for 20 h at 100° C. based on DIN EN ISO 6721-1:2011, with a frequency of 1 Hz and a Heating rate of 20 K/min measured from - 80 °C to 200 °C.
  • DMA measured on a 2 mm injection molded sheet tempered for 20 h at 100° C. based on DIN EN ISO 6721-1:2011, with a frequency of 1 Hz and a Heating rate of 20 K/min measured from - 80 °C to 200 °C.
  • a polyisocyanate composition containing at least one polyisocyanate is used to produce the thermoplastic polyurethane.
  • preferred polyisocyanates are diisocyanates, in particular aliphatic or aromatic diisocyanates, more preferably aromatic diisocyanates.
  • Suitable isocyanates are known per se to those skilled in the art.
  • the isocyanate composition it is also possible for the isocyanate composition to contain 4,4'-methylenediphenyl diisocyanate and at least one further methylenediphenyl diisocyanate.
  • methylenediphenyl diisocyanate is understood as meaning 2,2'-, 2,4'- and/or 4,4'-diphenylmethane diisocyanate or a mixture of two or three isomers.
  • 2,2'- or 2,4'-diphenylmethane diisocyanate or a mixture of two or three isomers can be used as a further isocyanate.
  • the polyisocyanate composition can also contain other polyisocyanates.
  • pre-reacted products can be used as isocyanate components in which part of the OH components in an upstream reaction step with a Isocyanate are reacted.
  • the actual polymer reaction the products obtained are reacted with the remaining OH components and then form the thermoplastic polyurethane.
  • Customary aliphatic and/or cycloaliphatic diisocyanates are used as aliphatic diisocyanates, for example tri-, tetra-, penta-, hexa-, hepta- and/or octamethylene diisocyanate, 2-methylpentamethylene-1,5-diisocyanate, 2-ethyltetramethylene-1,4 - diisocyanate, hexamethylene-1,6-diisocyanate (HDI), pentamethylene-1,5-diisocyanate, butylene-1,4-diisocyanate, trimethylhexamethylene-1,6-diisocyanate, 1-isocyanato-3,3,5-trimethyl- 5-isocyanatomethylcyclohexane (isophorone diisocyanate, IPDI), 1,4- and/or 1,3-bis(isocyanatomethyl)cyclohexane (HXDI), 1,4-cycl
  • Preferred aliphatic polyisocyanates are hexamethylene-1,6-diisocyanate (HDI), 1-isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexane and 4,4'-, 2,4'- and/or 2,2- '- methylenedicyclohexyl diisocyanate (H12MDI); 4,4'-, 2,4'- and/or 2,2'-methylenedicyclohexyl diisocyanate (H12MDI) and 1-isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethyl-cyclohexane or mixtures thereof are particularly preferred.
  • HDI hexamethylene-1,6-diisocyanate
  • H12MDI 1-isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexane and 4,4'-, 2,4'- and/or 2,2- '- methylenedicyclohexyl diisocyan
  • Suitable aromatic diisocyanates are, in particular, 1,5-naphthylene diisocyanate (NDI), 2,4- and/or 2,6-tolylene diisocyanate (TDI), 3,3'-dimethyl-4,4'-diisocyanato-diphenyl (TODI), p-Phenylene diisocyanate (PDI), diphenylethane-4,4'-diisocyanate (EDI), diphenylmethane diisocyanate, 3,3'-dimethyldiphenyl diisocyanate, 1,2-diphenylethane diisocyanate and/or phenylene diisocyanate.
  • NDI 1,5-naphthylene diisocyanate
  • TDI 2,4- and/or 2,6-tolylene diisocyanate
  • TODI 3,3'-dimethyl-4,4'-diisocyanato-diphenyl
  • PDI p-Phen
  • polyisocyanate compositions containing 4,4'-MDI and 2,4-MDI polyisocyanate compositions containing 4,4'-MDI and 3,3'-dimethyl-4,4'-diisocyanato-diphenyl ( TODI) or polyisocyanate compositions containing 4,4'-MDI and 1,5-naphthylene diisocyanate (NDI).
  • TODI polyisocyanate compositions containing 4,4'-MDI and 2,4-MDI
  • NDI 1,5-naphthylene diisocyanate
  • the polyisocyanate composition usually contains 4,4'-MDI in an amount of 2 to 50%, based on the total polyisocyanate composition, and the further isocyanate in an amount of 3 to 20%, based on the total polyisocyanate composition.
  • Preferred examples of higher functional isocyanates are triisocyanates, e.g. B. triphenylmethane-4,4',4"-triisocyanate, furthermore the cyanurates of the aforementioned diisocyanates, as well as the oligomers obtainable by partial reaction of diisocyanates with water, e.g of semi-blocked diisocyanates with polyols having on average more than two and preferably three or more hydroxy groups.
  • the polyisocyanate composition can also contain one or more solvents. Suitable solvents are known to those skilled in the art. For example, non-reactive solvents such as ethyl acetate, methyl ethyl ketone and hydrocarbons are suitable.
  • Crosslinking agents can also be used within the scope of the present invention, for example the abovementioned higher-functionality polyisocyanates or polyols or else other higher-functionality molecules having a plurality of functional groups which are reactive toward isocyanates. It is also possible within the scope of the present invention to achieve crosslinking of the products by using an excess of isocyanate groups in relation to the hydroxyl groups.
  • the components are used in a ratio such that the molar ratio of the sum of the functionalities of the polyol composition used to the sum of the functionalities of the isocyanate composition used is in the range from 1:0.8 to 1:1.3.
  • the ratio is preferably in the range from 1:0.9 to 1:1.2, more preferably in the range from 1:0.965 to 1:1.11, more preferably in the range from 1:0.97 to 1:1.11 , more preferably in the range from 1:0.97 to 1:1.05, particularly preferably in the range from 1:0.98 to 1:1.03.
  • the index is defined here by the ratio of the total isocyanate groups used in the reaction to the isocyanate-reactive groups, ie in particular the reactive groups of the polyol component. If the index is 1000, there is one active hydrogen atom for one isocyanate group. At indexes above 1000, there are more isocyanate groups than isocyanate-reactive groups.
  • the index in the reaction of the components is preferably in the range from 965 to 1110, for example in the range from 970 to 1110, more preferably in the range from 970 to 1050, particularly preferably in the range from 980 to 1030.
  • additives can be added during the production of the thermoplastic polyurethane, for example catalysts or auxiliaries and additives.
  • Additives and auxiliaries are known per se to those skilled in the art. According to the invention, combinations of several additives can also be used. Suitable auxiliaries and additives can be found, for example, in the Plastics Handbook, Volume VII, published by Vieweg and Höchtlen, Carl Hanser Verlag, Kunststoff 1966 (S103-113).
  • Suitable catalysts are also known in principle from the prior art.
  • Suitable catalysts are, for example, organic metal compounds selected from the group consisting of tin, titanium, zirconium, hafnium, bismuth, zinc, aluminum and iron organyls, such as tin organyl compounds, preferably tin dialkyls such as dimethyltin or diethyltin, or organotin compounds of aliphatic carboxylic acids, preferably tin diacetate, tin dilaurate, dibutyltin diacetate, dibutyltin dilaurate, bismuth compounds such as bismuth alkyl compounds or the like, or iron compounds, preferably iron(MI) acetylacetonate or the metal salts of carboxylic acids such as tin(II) isooctoate, tin dioctoate , titanic acid ester or bismuth (III) neodecanoate.
  • organyls such as
  • the proportion of hard segments in the thermoplastic polyurethanes (TPU-1) used according to the invention is usually in the range from 5 to 70%, in particular in the range from 10 to 50%, preferably in the range from 15 to 45%.
  • the hard segment content or hard segment proportion is determined according to the formula disclosed in WO 2007/118827 A1.
  • composition (Z1) is well suited for the production of foamed materials.
  • the composition (Z1) can be processed in a manner known per se to give foamed materials.
  • additives such as blowing agents, cell regulators, surface-active substances, nucleating agents, fillers, hollow microspheres and/or release agents are used. Suitable processes and additives are disclosed, for example, in WO2014/198779 A1, in WO 2007/082838 A1 or WO 94/20568 A1.
  • the composition (Z1) is produced in a manner known per se from the individual thermoplastic elastomers (TPE-1) and (TPE-2) and optionally further components. Suitable methods are, for example, customary mixing methods in a kneader or an extruder.
  • the present invention also relates to a method for producing a foamed granulate.
  • the present invention also relates to a method for producing a foamed granulate comprising the steps
  • composition (i) providing a composition (Z1) in the form of granules, the composition containing at least one thermoplastic elastomer (TPE-1) with a Shore D hardness in the range from 20 to 90 and a second thermoplastic elastomer (TPE-2);
  • step (ii) producing a foamed granulate from the granulate provided according to step (i).
  • Suitable processes for producing a foamed granulate according to step (ii) from the granulate provided according to step (i) are, for example, the suspension process or the extrusion process.
  • the present invention relates to a method for producing a foamed granulate comprising the steps (i) providing a composition (Z1), wherein the composition contains at least one thermoplastic elastomer (TPE-1) with a Shore D hardness in the range from 20 to 90 and a second thermoplastic elastomer (TPE-2);
  • composition (Z1) can be used in the form of a melt or in the form of granules.
  • the method according to the invention can include further steps, for example temperature adjustments.
  • the non-expanded polymer mixture of the composition (Z1) required for the production of the foamed granules is produced in a known manner from the individual components and optionally further components such as, for example, processing aids, stabilizers, compatibilizers or pigments.
  • Suitable methods are, for example, conventional mixing methods using a kneader, continuously or batchwise, or an extruder such as a co-rotating twin-screw extruder.
  • compatibilizers or auxiliaries such as stabilizers
  • auxiliaries such as stabilizers
  • these can also be incorporated into the components during their manufacture.
  • the individual components are usually combined before the mixing process or metered into the apparatus that takes over the mixing.
  • the components are all metered into the intake and conveyed together into the extruder, or individual components are added via a side metering.
  • Processing takes place at a temperature at which the components are in a plasticized state.
  • the temperature depends on the softening or melting ranges of the components, but must be below the decomposition temperature of each component.
  • Additives such as pigments or fillers or other of the usual auxiliaries mentioned above are not melted, but incorporated in the solid state.
  • the foamed granules or particle foams according to the invention generally have a bulk density of 50 g/l to 200 g/l, preferably 60 g/l to 180 g/l, particularly preferably 80 g/l to 150 g/l.
  • the bulk density is measured analogously to DIN ISO 697:1984, in which, in contrast to the standard, a vessel with a volume of 10 l is used instead of a vessel with a volume of 0.5 l when determining the above values, since especially with the foam particles with low density and large mass, a measurement with a volume of only 0.5 l is too imprecise.
  • the diameter of the individual particles of the foamed granules is between 0.5 and 30; preferably 1 to 15 and in particular between 3 to 12 mm.
  • diameter means the longest dimension.
  • the composition (Z) comprises the composition (Z1).
  • the composition (Z) can contain further components.
  • the composition (Z) preferably consists of the composition (Z1).
  • the amount of blowing agent is preferably from 0.1 to 40, in particular from 0.5 to 35 and particularly preferably from 1 to 30 parts by weight, based on 100 parts by weight of the amount of composition (Z) used.
  • composition (Z) according to the invention in the form of granules
  • composition (Z) according to the invention in the form of granules
  • the unexpanded granules preferably have an average minimum diameter of 0.2-10 mm (determined via 3D evaluation of the granules, eg via dynamic image analysis using an optical measuring apparatus called PartAn 3D from Microtrac).
  • the individual granules generally have an average mass in the range from 0.1 to 50 mg, preferably in the range from 4 to 40 mg and particularly preferably in the range from 7 to 32 mg. This mean mass of the granules (particle weight) is determined as the arithmetic mean by weighing 10 granulate particles each time 3 times.
  • One embodiment of the above method comprises impregnating the granules with a blowing agent under pressure and then expanding the granules in steps (I) and (II):
  • step (I) can be carried out in the presence of water and optionally suspension auxiliaries or only in the presence of the blowing agent and the absence of water.
  • Suitable suspension aids are, for example, water-insoluble inorganic stabilizers such as tricalcium phosphate, magnesium pyrophosphate, metal carbonates; also polyvinyl alcohol and surfactants such as sodium dodecylarylsulfonate. They are usually used in amounts of 0.05 to 10% by weight, based on the composition according to the invention.
  • the impregnation temperatures are in the range of 100°C-200°C, the pressure in the reaction vessel being between 2-150 bar, preferably between 5 and 100 bar, particularly preferably between 20 and 60 bar, the impregnation time is generally 0.3 to 10 hours.
  • Suitable blowing agents for carrying out the process in a suitable closed reaction vessel are, for example, organic liquids and gases which are in a gaseous state under the processing conditions, such as hydrocarbons or inorganic gases or mixtures of organic liquids or gases and inorganic gases, these also being combined can become.
  • suitable hydrocarbons are halogenated or non-halogenated, saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbons, preferably non-halogenated, saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbons.
  • Preferred organic blowing agents are saturated, aliphatic hydrocarbons, especially those having 3 to 8 carbon atoms, such as butane or pentane.
  • Suitable inorganic gases are nitrogen, air, ammonia or carbon dioxide, preferably nitrogen or carbon dioxide or mixtures of the gases mentioned above.
  • the impregnation of the granules with a blowing agent under pressure comprises processes and subsequent expansion of the granules in steps (a) and (ß):
  • Suitable blowing agents in this variant of the process are volatile organic compounds with a boiling point of -25°C to 150°C, in particular -10°C to 125°C, at standard pressure 1013 mbar.
  • Hydrocarbons preferably halogen-free
  • C4-10 alkanes for example the isomers of butane, pentane, hexane, heptane and octane, particularly preferably isopentane.
  • Other possible blowing agents are sterically demanding compounds such as alcohols, ketones, esters, ethers and organic carbonates. Carbon dioxide or nitrogen or mixtures of carbon dioxide and nitrogen are also suitable as blowing agents in the context of the present invention.
  • the composition in step (ii) is mixed under pressure in an extruder, with melting, with the blowing agent which is fed to the extruder.
  • the mixture containing blowing agent is pressed out under pressure, preferably with moderately controlled counter pressure (e.g. underwater granulation) and granulated.
  • moderately controlled counter pressure e.g. underwater granulation
  • the strand of melt foams and the particle foams are obtained by granulation.
  • Suitable extruders are all the usual screw machines, in particular single-screw and twin-screw extruders (eg type ZSK from Werner & Pfleiderer), co-kneaders, Kombiplast machines, M PC kneading mixers, FCM mixers, KEX kneading screw extruders and shear roller extruders, such as they eg in Saechtling (ed.), Kunststoff-Taschenbuch, 27th edition, Hanser-Verlag Kunststoff 1998, chap. 3.2.1 and 3.2.4.
  • the extruder is usually operated at a temperature at which the composition (Z1) is in the form of a melt, for example at 120° C.
  • the components can be melted and blended in a first extruder and a blowing agent can be injected.
  • the impregnated melt is homogenized and the temperature and/or pressure is adjusted. If, for example, three extruders are combined, the mixing of the components and the injection of the blowing agent can also be divided into two different parts of the process. If, as is preferred, only one extruder is used, then all the process steps, melting, mixing, injection of the blowing agent, homogenization and setting the temperature and/or the pressure are carried out in one extruder.
  • the corresponding foamed granules which may even have already been colored, can be produced directly from the granules by impregnating the corresponding granules with a supercritical fluid from which the supercritical fluid is produced removed is followed by
  • Suitable supercritical fluids are, for example, those described in WO2014150122 or , for example carbon dioxide, nitrogen dioxide, ethane, ethylene, oxygen or nitrogen, preferably carbon dioxide or nitrogen.
  • the supercritical fluid can also contain a polar liquid with a Hildebrand solubility parameter equal to or greater than 9 MPa 1/2 .
  • the supercritical fluid or the heated fluid may also contain a colorant, thereby obtaining a colored foamed article.
  • the particles can be provided with an antiblocking agent before and/or after foaming.
  • Suitable antiblocking agents are, for example, talc, metal compounds such as tricalcium phosphate, calcium carbonate, silicic acids, in particular pyrogenic silicic acids such as Aerosil(R) from Degussa, salts of long-chain (eg C 10-22) carboxylic acids, for example stearic acid salts such as calcium stearate, esters of long-chain carboxylic acids, for example glycerol esters such as the glycerol stearates, and silicone oils.
  • the antiblocking agent is generally applied to the particles by mixing, spraying, tumbling or other customary methods.
  • the amount of blowing agent, impregnation time, cooling time, cooling rate, type and amount of additives, type of blowing agent, foaming process, or process parameters such as residence time, temperature or shear can be varied in order to influence the properties of the foam particles obtained.
  • the present invention also relates to a foamed granulate as described above, the closed-cell content of the foam being greater than 60%, determined according to DIN ISO 4590:2016.
  • the expanded particles are generally at least approximately spherical and usually have an average diameter at the narrowest point of 1 mm to 20 mm, preferably 2 mm to 12 mm and in particular 3 mm to 10 mm.
  • the present invention also relates to a foamed granulate, as described above, wherein the particles have an average diameter in the range of 1 mm to 20 mm, determined at the narrowest point, measured using a scale microscope.
  • Another object of the present invention is a shaped body produced from the foamed granules according to the invention.
  • the corresponding moldings can be produced by methods known to those skilled in the art.
  • Shaped bodies can be produced from the foamed granules according to the invention, for example by welding them together in a closed mold under the action of heat.
  • the particles are filled into the mold and, after the mold is closed, steam or hot air is introduced, as a result of which the particles expand further and fuse together to form a foam, preferably with a density in the range from 8 to 600 g/l.
  • the foams can be semi-finished products, for example panels, profiles or webs, or finished molded parts with a simple or complicated geometry. Accordingly, the term includes foam, foam semi-finished products and foam moldings.
  • the present invention also relates to a method for producing a shaped body, comprising the steps
  • thermoplastic elastomer TPE-1
  • Shore D hardness in the range from 20 to 90
  • thermoplastic elastomer-2 TPE-2
  • step (b) Production of a shaped body from the foamed granulate provided according to step (a).
  • the molding can be produced from the foamed granules according to the invention in a manner known per se.
  • a suitable method is, for example, welding using steam, hot air or high-energy radiation.
  • a preferred method for producing a foam molding comprises the following steps:
  • step (B) Fusion of the foamed granules according to the invention from step (i).
  • the fusing in step (B) preferably takes place in a closed form, it being possible for the fusing to take place using steam, hot air (as described, for example, in EP1979401 B1) or energetic radiation (microwaves or radio waves).
  • the present invention also relates to a method for producing a shaped body as described above, wherein the shaped body is produced in step (b) by welding the particles provided in step (a) using steam, hot air or high-energy radiation.
  • the temperature when fusing the foamed granules is preferably below or close to the melting point of the polymer from which the foamed granules were produced. Accordingly, for common polymers, the temperature for fusing the foamed granules is between 100.degree. C. and 180.degree. C., preferably between 120 and 150.degree.
  • Temperature profiles / residence times can be determined individually, e.g. in analogy to the methods described in US20150337102 or EP2872309B1.
  • Welding using energetic radiation generally takes place in the frequency range of microwaves or radio waves, if necessary in the presence of water or other polar liquids, such as, for example, microwave-absorbing hydrocarbons containing polar groups (such as, for example, esters of carboxylic acids and diols or triols or glycols and liquid polyethylene glycols) and can be carried out analogously to the methods described in EP3053732A or WO1 6146537.
  • polar liquids such as, for example, microwave-absorbing hydrocarbons containing polar groups (such as, for example, esters of carboxylic acids and diols or triols or glycols and liquid polyethylene glycols) and can be carried out analogously to the methods described in EP3053732A or WO1 6146537.
  • the foamed granules can also contain coloring agents.
  • the addition of dyes can be done in different ways.
  • the foamed granules produced can be colored after production.
  • the corresponding foamed granules are brought into contact with a carrier liquid containing a dye, the carrier liquid (TF) having a polarity which is suitable for sorption of the carrier liquid into the foamed granules.
  • a carrier liquid containing a dye the carrier liquid (TF) having a polarity which is suitable for sorption of the carrier liquid into the foamed granules.
  • TF carrier liquid
  • Suitable dyes are, for example, inorganic or organic pigments. Examples of suitable natural or synthetic inorganic pigments are carbon black, graphite, titanium oxides, iron oxides, zirconium oxides, cobalt oxide compounds, chromium oxide compounds, copper oxide compounds.
  • Suitable organic pigments are, for example, azo pigments and polycyclic pigments.
  • the color can be added during the production of the foamed granules.
  • the colorant can be added during manufacture of the foamed granules via extrusion into the extruder.
  • the supercritical fluid or the heated fluid can contain a dye.
  • the moldings according to the invention have advantageous properties for the above-mentioned applications in the shoe or sports shoe sector.
  • the tensile and compression properties of the moldings produced from the foamed granules are characterized in that the tensile strength is above 600 kPa (DIN EN ISO 1798, April 2008) and the elongation at break is above 100% (DIN EN ISO 1798, April 2008) .
  • the rebound resilience of the moldings made from the foamed granules is above 55% (analogous to DIN 53512, April 2000; the deviation from the standard is the test body height, which should be 12 mm, but this test is carried out with 20 mm to avoid "punching through”. of the sample and to avoid measuring the background).
  • the density of the moldings produced is advantageously between 75 and 375 kg/m 3 , preferably between 100 and 300 kg/m 3 , particularly preferably between 150 and 200 kg/m 3 (DIN EN ISO 845, October 2009).
  • the ratio of the density of the molding to the bulk density of the foamed granules according to the invention is generally between 1.5 and 2.5, preferably 1.8 to 2.0.
  • the subject matter of the invention is also the use of a foamed granulate according to the invention for the production of a molded body for shoe soles, parts of a shoe sole, for example shoe midsoles, shoe insoles, shoe combination soles, Bicycle saddles, bicycle tires, damping elements, upholstery, mattresses, underlays, handles, protective films, components in automobile interiors and exteriors, in balls and sports equipment or as floor coverings and wall coverings, especially for sports areas, athletic tracks, sports halls, children's playgrounds and sidewalks.
  • the subject matter of the invention is also the use of the expanded particles for the production of foams, and also foams obtainable from the expanded particles.
  • the present invention also relates to shaped bodies obtainable or obtained by the process according to the invention for producing a shaped body as described above.
  • the moldings according to the invention have a high elongation at break. Accordingly, according to a further embodiment, the present invention also relates to a shaped body as described above, wherein the shaped body has an elongation at break of greater than 100%, determined according to DIN EN ISO 1798.
  • thermoplastic elastomers (TPE-1) and (TPE-2) by using the composition (Z1) or the combination of the thermoplastic elastomers (TPE-1) and (TPE-2), it is also possible to produce moldings by means of steam welding using harder materials and thus, for example, to obtain moldings with a lower density , which are advantageous for applications, for example in the shoe sector.
  • thermoplastic elastomers (TPE-1) and (TPE-2) to set the material properties such as viscoelastic properties or stiffness in certain temperature ranges or the surface properties such as haptics and paintability in a targeted manner.
  • thermoplastic elastomers in particular thermoplastic polyurethanes (TPU), which cannot be obtained or produced in this way from one-component systems.
  • the combination of predominantly high-melting elastomer with a lower proportion of low-melting elastomer shows particular advantages in processing and weldability with steam and the production of molded parts.
  • the combination of predominantly low-melting elastomer with a lower proportion of high-melting elastomer shows special advantages in the low bulk density that can be achieved, which means a weight saving in a component and thus a cost and benefit advantage.
  • the particle foams according to the invention are particularly suitable for applications in the sports, shoe and comfort sectors.
  • the present invention also relates to the use of the foamed granules according to the invention or a foamed granules obtainable or obtained according to a method according to the invention for the production of shoe soles, bicycle saddles, bicycle tires, damping elements, padding, mattresses, underlays, handles, protective films, in components in the Automotive interiors and exteriors, in balls and sports equipment or as a floor covering, in particular for sports surfaces, athletics tracks, sports halls, children's playgrounds and sidewalks.
  • the foams according to the invention can be thermoplastically recycled without any problems.
  • the foamed materials are extruded using an extruder with a degassing device, where the extrusion can optionally be preceded by mechanical comminution. They can then be processed back into foams in the manner described above.
  • the shoe is preferably a street shoe, sports shoe, sandals, boots or safety shoe, particularly preferably a sports shoe.
  • a further object of the present invention is therefore also a shaped body, the shaped body being a combined shoe sole for shoes, preferably for street shoes, sports shoes, sandals, boots or safety shoes, particularly preferably sports shoes.
  • a further object of the present invention is therefore also a shaped body, the shaped body being a midsole for shoes, preferably for street shoes, sports shoes, sandals, boots or safety shoes, particularly preferably sports shoes.
  • a further object of the present invention is therefore also a shaped body, the shaped body being an insert for shoes, preferably for street shoes, sports shoes, sandals, boots or safety shoes, particularly preferably sports shoes.
  • a further object of the present invention is therefore also a shaped body, the shaped body being a cushioning element for shoes, preferably for street shoes, sports shoes, sandals, boots or safety shoes, particularly preferably sports shoes.
  • the padding element can be used in the heel area or forefoot area, for example.
  • Another subject of the present invention is therefore also a shoe in which the molded body according to the invention is used as a midsole, midsole or padding in the heel area, forefoot area, for example, the shoe preferably being a street shoe, sports shoe, sandal, boot or safety shoe, particularly preferably a sports shoe is.
  • the present invention also relates to a hybrid material containing a matrix made of a polymer (PM) and a foamed granulate according to the present invention.
  • a hybrid material containing a matrix made of a polymer (PM) and a foamed granulate according to the present invention.
  • Materials which comprise a foamed granulate and a matrix material are referred to as hybrid materials in the context of this invention.
  • the matrix material can consist of a compact material or also of a foam.
  • Polymers (PM) suitable as matrix material are known per se to those skilled in the art.
  • ethylene-vinyl acetate copolymers, epoxy-based binders or also polyurethanes are suitable within the scope of the present invention.
  • Polyurethane foams or also compact polyurethanes such as thermoplastic polyurethanes are suitable according to the invention.
  • the polymer (PM) is selected in such a way that there is sufficient adhesion between the foamed granules and the matrix in order to obtain a mechanically stable hybrid material.
  • the matrix can completely or partially surround the foamed granules.
  • the hybrid material can contain other components, for example other fillers or granules.
  • the hybrid material can also contain mixtures of different polymers (PM).
  • the hybrid material can also contain mixtures of foamed granules.
  • Foamed granules which can be used in addition to the foamed granules according to the present invention are known per se to those skilled in the art.
  • foamed granules of thermoplastic polyurethanes are suitable for the purposes of the present invention.
  • the present invention accordingly also relates to a hybrid material containing a matrix made from a polymer (PM), a foamed granulate according to the present invention and a further foamed granulate made from a thermoplastic polyurethane.
  • the matrix consists of a polymer (PM).
  • Suitable matrix materials in the context of the present invention are, for example, elastomers or foams, in particular foams based on polyurethanes, for example elastomers such as ethylene-vinyl acetate copolymers or also thermoplastic polyurethanes.
  • the present invention also relates to a hybrid material as described above, in which the polymer (PM) is an elastomer. Furthermore, the present invention relates to a hybrid material as described above, wherein the polymer (PM) is selected from the group consisting of ethylene-vinyl acetate copolymers and thermoplastic polyurethanes.
  • the present invention also relates to a hybrid material containing a matrix of an ethylene-vinyl acetate copolymer and a foamed granulate according to the present invention.
  • the present invention relates to a hybrid material containing a matrix made from an ethylene-vinyl acetate copolymer, a foamed granulate according to the present invention and another foamed granulate, for example made from a thermoplastic polyurethane.
  • the present invention relates to a hybrid material containing a matrix made of a thermoplastic polyurethane and a foamed granulate according to the present invention.
  • the present invention relates to a hybrid material containing a matrix made from a thermoplastic polyurethane, a foamed granulate according to the present invention and another foamed granulate, for example made from a thermoplastic polyurethane.
  • thermoplastic polyurethanes are known per se to those skilled in the art. Suitable thermoplastic polyurethanes are described, for example, in "Plastics Manual, Volume 7, Polyurethane", Carl Hanser Verlag, 3rd edition 1993, Chapter 3.
  • the polymer (PM) is preferably a polyurethane.
  • polyurethane includes all known elastic polyisocyanate polyaddition products. These include, in particular, solid polyisocyanate polyadducts, such as viscoelastic gels or thermoplastic polyurethanes, and elastic foams based on polyisocyanate polyadducts, such as flexible foams, semirigid foams or integral skin foams.
  • Solid polyisocyanate polyadducts such as viscoelastic gels or thermoplastic polyurethanes
  • elastic foams based on polyisocyanate polyadducts such as flexible foams, semirigid foams or integral skin foams.
  • Polyurethanes in the context of the invention mean elastic polymer blends containing polyurethanes and other polymers, and foams made from these polymer blends.
  • the matrix is a cured compact polyurethane binder, a resilient polyurethane foam, or a viscoelastic gel.
  • a polyurethane binder is understood to mean a mixture which consists of at least 50% by weight, preferably at least 80% by weight and in particular at least 95% by weight of a prepolymer containing isocyanate groups, hereinafter referred to as isocyanate prepolymer referred to, exists.
  • the viscosity of the polyurethane binder according to the invention is preferably in a range from 500 to 4000 mPa.s, particularly preferably from 1000 to 3000 mPa.s, measured at 25° C. according to DIN 53 018.
  • polyurethane foams are foams according to DIN 7726.
  • the density of the matrix material is preferably in the range from 1.2 to 0.01 g/cm 3 .
  • the matrix material is particularly preferably an elastic foam or an integral foam with a density in the range from 0.8 to 0.1 g/cm 3 , in particular from 0.6 to 0.3 g/cm 3 , or a compact material, for example a cured polyurethane binder.
  • Foams in particular are suitable as matrix material.
  • Hybrid materials that contain a matrix material made from a polyurethane foam preferably exhibit good adhesion between the matrix material and the foamed granules.
  • the present invention also relates to a hybrid material containing a matrix of a polyurethane foam and a foamed granulate according to the present invention.
  • the present invention relates to a hybrid material containing a matrix made from a polyurethane foam, a foamed granulate according to the present invention and another foamed granulate, for example made from a thermoplastic polyurethane.
  • the present invention relates to a hybrid material containing a matrix made of a polyurethane integral foam and a foamed granulate according to the present invention.
  • the present invention relates to a hybrid material containing a matrix made from a polyurethane integral foam, a foamed granulate according to the present invention and another foamed granulate, for example made from a thermoplastic polyurethane.
  • a hybrid material according to the invention containing a polymer (PM) as a matrix and foamed granules according to the invention, can be produced, for example, by mixing the components used to produce the polymer (PM) and the foamed granules, if appropriate with other components, and reacting them to form the hybrid material, the Reaction preferably takes place under conditions under which the foamed granules are essentially stable.
  • Suitable processes and reaction conditions for preparing the polymer (PM), in particular an ethylene-vinyl acetate copolymer or a polyurethane, are known per se to those skilled in the art.
  • the hybrid materials according to the invention are integral skin foams, in particular integral skin foams based on polyurethanes.
  • integral skin foams are preferably produced by the one-shot process using low-pressure or high-pressure technology in closed, suitably temperature-controlled molds.
  • the molds are usually made of metal, such as aluminum or steel.
  • the amount of reaction mixture introduced into the mold is such that the moldings obtained from integral foams have a density of 0.08 to 0.70 g/cm 3 , in particular 0.12 to 0.60 g/ cm3 .
  • the degrees of compaction for producing the shaped bodies with a compacted edge zone and a cellular core are in the range from 1.1 to 8.5, preferably from 2.1 to 7.0.
  • hybrid materials with a matrix of a polymer (PM) and the foamed granules according to the invention contained therein, in which there is a homogeneous distribution of the foamed particles.
  • the foamed granules according to the invention can easily be used in a process for producing a hybrid material, since the individual particles are free-flowing due to their small size and do not place any special demands on processing. Techniques for homogeneous distribution of the foamed granules, such as slow rotation of the mold, can be used.
  • auxiliaries and/or additives can also be added to the reaction mixture for the production of the hybrid materials according to the invention. Mention may be made, for example, of surface-active substances, foam stabilizers, cell regulators, release agents, fillers, dyes, pigments, hydrolysis inhibitors, odor-absorbing substances and fungistatic and bacteriostatic substances.
  • Suitable surface-active substances are, for example, compounds which serve to support the homogenization of the starting materials and may also be suitable for regulating the cell structure.
  • emulsifiers such as the sodium salts of castor oil sulfates or fatty acids, and salts of fatty acids with amines, for example diethylamine oleate, diethanolamine stearate, diethanolamine ricinoleate, salts of sulfonic acids, for example alkali metal or ammonium salts of dodecylbenzene or dinaphthylmethanedisulfonic acid and ricinoleic acid;
  • Foam stabilizers such as siloxane-oxyalkylene copolymers and other organopolysiloxanes, ethoxylated alkylphenols, ethoxylated fatty alcohols, paraffin oils, castor oil or.
  • ricinoleic acid esters Turkish red oil and peanut oil, and cell regulators such as paraffins, fatty alcohols and dimethylpolysiloxanes.
  • Oligomeric acrylates with polyoxyalkylene and fluoroalkane radicals as side groups are also suitable for improving the emulsifying effect, the cell structure and/or stabilizing the foam.
  • 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 acid 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 carbon atoms with at least difunctional alkanolamines, polyols and/or polyamines with molecular weights of 60 to 400 g/mol, mixtures of organic amines, metal salts of Stearic acid and organic mono and/or dicarboxylic acids or their anhydrides or mixtures of an imino compound, the metal salt of a carboxylic acid and optionally a carboxylic acid.
  • Fillers in particular fillers with a reinforcing effect, are to be understood as meaning the customary organic and inorganic fillers, reinforcing agents, weighting agents, agents for improving the abrasion behavior in paints, coating agents, etc. which are known per se.
  • inorganic fillers such as silicate minerals, for example phyllosilicates such as antigorite, bentonite, serpentine, hornblende, amphibole, chrisotile, talc
  • Metal oxides such as kaolin, aluminum oxide, titanium oxide, zinc oxide and iron oxide, metal salts such as chalk, barite and inorganic pigments such as cadmium sulfide, zinc sulfide and glass, etc.
  • kaolin china clay
  • aluminum silicate and co-precipitates of barium sulfate and aluminum silicate as well as natural and synthetic fibrous Minerals such as wollastonite, metal and in particular glass fibers of various lengths, which may or may not be sized.
  • Suitable organic fillers are, for example: carbon black, melamine, rosin, cyclopentadienyl resins and graft polymers and cellulose fibers, polyamide, polyacrylonitrile, polyurethane and polyester fibers based on aromatic and/or aliphatic dicarboxylic acid esters and in particular carbon fibers.
  • the inorganic and organic fillers can be used individually or as mixtures.
  • the volume fraction of the foamed granules is preferably 20 percent by volume and more, particularly preferably 50 percent by volume and more preferably 80 percent by volume and more and in particular 90 percent by volume and more, based in each case on the volume of the hybrid system according to the invention.
  • hybrid materials according to the invention are characterized by very good adhesion of the matrix material to the foamed granulate according to the invention.
  • a hybrid material according to the invention preferably does not tear at the interface between matrix material and foamed granules. This makes it possible to produce hybrid materials which, with the same density, have improved mechanical properties, such as tear propagation resistance and elasticity, compared to conventional polymer materials, in particular conventional polyurethane materials.
  • the elasticity of hybrid materials according to the invention in the form of integral foams is preferably greater than 40% and particularly preferably greater than 50% according to DIN 53512.
  • hybrid materials according to the invention in particular those based on integral foams, show high rebound resilience at low density.
  • integral skin foams based on hybrid materials according to the invention are therefore outstandingly suitable as materials for shoe soles. As a result, light and comfortable soles with good durability properties are obtained. Such materials are particularly suitable as midsoles for sports shoes.
  • hybrid materials according to the invention with a cellular matrix are suitable, for example, for padding, for example of furniture, and mattresses.
  • Hybrid materials with a matrix of viscoelastic gel are characterized by increased viscoelasticity and improved elastic properties. These materials are therefore also suitable as upholstery materials, for example for seats, especially saddles such as bicycle saddles or motorcycle saddles.
  • Hybrid materials with a compact matrix are suitable, for example, as floor coverings, in particular as coverings for playgrounds, athletic tracks, sports fields and sports halls.
  • the properties of the hybrid materials according to the invention can vary widely depending on the polymer (PM) used and can be achieved in particular by varying the size, shape and nature of the expanded granules, or by adding other additives, for example other non-foamed granules such as plastic granules, for example rubber granules, can be varied within wide limits.
  • hybrid materials according to the invention have a high level of durability and resilience, which is particularly evident in the high tensile strength and elongation at break.
  • hybrid materials according to the invention have a low density.
  • the present invention also includes those embodiments that result from the back-references given below and combinations thereof.
  • the present invention also includes those embodiments that result from the back-references given below and combinations thereof.
  • a range of embodiments is mentioned, for example in connection with the phrase “according to any one of embodiments (1) to (4)”, each of the embodiments in that range is intended to be explicitly disclosed.
  • the wording is considered to be synonymous for the person skilled in the art with the expression “according to one of the embodiments (1), (2), (3) and (4)”. It is explicitly stated that the following embodiments do not constitute the patent claims, but rather a structured part of the description concerning general and preferred aspects of the present invention.
  • An embodiment (1) of the present invention relates to a foamed granulate consisting of a composition (Z1), wherein the composition contains at least one thermoplastic elastomer (TPE-1) with a Shore D hardness in the range from 20 to 90 and a second thermoplastic elastomer ( TPE-2).
  • TPE-1 thermoplastic elastomer
  • TPE-2 thermoplastic elastomer
  • a further preferred embodiment (2) which specifies embodiment (1), relates to the foamed granules from a composition (Z1) according to embodiment (1), wherein the thermoplastic elastomer (TPE-1) is selected from the group consisting of thermoplastic polyurethanes, thermoplastic polyetheramides, thermoplastic copolyester elastomers, polyetheresters, polyesteresters or thermoplastic styrene butadiene block copolymers.
  • TPE-1 thermoplastic elastomer
  • thermoplastic elastomer (TPE-1) is selected from the group consisting of thermoplastic polyurethanes, thermoplastic polyetheramides, or thermoplastic copolyester elastomers.
  • Another preferred embodiment (4) which substantiates embodiments (1) to (3), relates to the foamed granules of a composition (Z1) according to one of embodiments (1) to (3), wherein the thermoplastic elastomer (TPE-1) is a thermoplastic polyurethane.
  • thermoplastic elastomer (TPE-2) is selected from the group consisting of thermoplastic polyurethanes, thermoplastic polyetheramides, polyetheresters, polyesteresters or thermoplastic styrene butadiene block copolymers.
  • Another preferred embodiment (6) which substantiates embodiments (1) to (5), relates to the foamed granules of a composition (Z1) according to one of embodiments (1) to (5), wherein the thermoplastic elastomer (TPE-2) has a hard segment content of less than 25%.
  • a further preferred embodiment (7) which substantiates embodiments (1) to (6), relates to the foamed granules from a composition (Z1) according to one of embodiments (1) to (6), the closed-cell content of the foam being greater than 60% is determined according to DIN ISO 4590:2016.
  • Another preferred embodiment (8) which substantiates embodiments (1) to (7), relates to the foamed granules of a composition (Z1) according to one of embodiments (1) to (7), the particles being determined at the narrowest point have an average diameter in the range from 1 mm to 20 mm, measured using a graduated microscope.
  • a further preferred embodiment (9) of the invention relates to a method for producing a foamed granulate, preferably according to one of the embodiments (1) to (8), comprising the steps
  • composition (i) providing a composition (Z1) in the form of granules, the composition containing at least one thermoplastic elastomer (TPE-1). a Shore D hardness in the range of 20 to 90 and a second thermoplastic elastomer (TPE-2);
  • step (ii) producing a foamed granulate from the granulate provided according to step (i).
  • thermoplastic elastomer (TPE-1) is selected from the group consisting of thermoplastic polyurethanes, thermoplastic polyetheramides, thermoplastic copolyester elastomers, polyether esters , polyester esters or thermoplastic styrene butadiene block copolymers.
  • thermoplastic elastomer (TPE-1) is selected from the group consisting of thermoplastic polyurethanes , thermoplastic polyetheramides, or thermoplastic copolyester elastomers.
  • thermoplastic elastomer (TPE-1) is a thermoplastic polyurethane.
  • thermoplastic elastomer (TPE-2) is selected from the group consisting of thermoplastic polyurethanes, thermoplastic polyetheramides, polyetheresters, polyesteresters or thermoplastic styrene butadiene block copolymers.
  • thermoplastic elastomer (TPE-2) has a hard segment content of less than 25% having.
  • Another preferred embodiment (15), which substantiates embodiments (9) to (14), relates to the method according to one of embodiments (9) to (14), wherein the closed cell content of the foam is greater than 60%, determined according to DIN ISO 4590 :2016.
  • Another preferred embodiment (16), which specifies embodiments (9) to (15), relates to the method according to one of embodiments (9) to (15), the particles having an average diameter in the range of 1 mm at the narrowest point up to 20 mm, measured using a scale microscope.
  • a further preferred embodiment (17) of the invention relates to a method for producing a shaped body comprising the steps (a) Providing foamed granules, preferably foamed granules according to one of embodiments (1) to (8), consisting of a composition (Z1), wherein the composition comprises at least one thermoplastic elastomer (TPE-1) with a Shore D hardness of im range of 20 to 90 and a second thermoplastic elastomer (TPE-2);
  • step (b) Production of a shaped body from the foamed granulate provided according to step (a).
  • thermoplastic elastomer (TPE-1) is selected from the group consisting of thermoplastic polyurethanes, thermoplastic polyetheramides, thermoplastic copolyester elastomers, polyether esters , polyester esters or thermoplastic styrene butadiene block copolymers.
  • thermoplastic elastomer (TPE-1) is selected from the group consisting of thermoplastic polyurethanes, thermoplastic polyetheramides, or thermoplastic copolyester elastomers.
  • thermoplastic elastomer (TPE-1) is a thermoplastic polyurethane.
  • thermoplastic elastomer (TPE-2) is selected from the group consisting of thermoplastic polyurethanes, thermoplastic polyetheramides, polyetheresters, polyesteresters or thermoplastic styrene butadiene block copolymers.
  • thermoplastic elastomer (TPE-2) has a hard segment content of less than 25% having.
  • Another preferred embodiment (23), which substantiates embodiments (17) to (22), relates to the method according to one of embodiments (17) to (22), wherein the closed cell content of the foam is greater than 60%, determined according to DIN ISO 4590 :2016.
  • Another preferred embodiment (24), which specifies embodiments (17) to (23), relates to the method according to one of embodiments (17) to (23), the particles having an average diameter in the range of 1 mm at the narrowest point up to 20 mm, measured using a scale microscope.
  • a further preferred embodiment (25), which specifies embodiments (17) to (24), relates to the method according to one of the embodiments (17) to (24), wherein the production of the shaped body according to step (b) by means of welding the according to step ( a) provided particles by means of steam, hot air or high-energy radiation.
  • a further preferred embodiment (26) of the invention relates to a shaped body obtainable or obtained by a process according to embodiment (9) or (17).
  • a further preferred embodiment (27) of the invention relates to a shaped body obtainable or obtained by a method comprising the steps
  • (a) Providing foamed granules, preferably foamed granules according to one of embodiments (1) to (8), consisting of a composition (Z1), wherein the composition comprises at least one thermoplastic elastomer (TPE-1) with a Shore D hardness of im range of 20 to 90 and a second thermoplastic elastomer (TPE-2);
  • TPE-1 thermoplastic elastomer
  • TPE-2 thermoplastic elastomer
  • step (b) Production of a shaped body from the foamed granulate provided according to step (a).
  • Another preferred embodiment (28), which specifies one of the embodiments (26) or (27), relates to a shaped body according to one of the embodiments (26) or (27), wherein the shaped body has an elongation at break of greater than 100%, determined according to DIN EN ISO 1798.
  • Another preferred embodiment (29), which specifies one of the embodiments (26) to (28), relates to a shaped body according to one of the embodiments (26) to (28), wherein the shaped body is a shoe sole, bicycle saddle, bicycle tire, damping element, padding, Mattress, underlay, handle, protective film, a component in the automotive interior and exterior, a ball and sports equipment or a floor covering, in particular for sports areas, athletics tracks, sports halls, children's playgrounds and sidewalks.
  • Another preferred embodiment (30) of the invention relates to the use of foamed granules according to one of embodiments (1) to (8) or foamed granules obtainable or obtained by a process according to one of embodiments (9) to (16) for the production of Shoe soles, bicycle saddles, bicycle tires, damping elements, upholstery, mattresses, underlays, handles, protective films, in components for automotive interiors and exteriors, in balls and sports equipment or as floor coverings, especially for sports surfaces, athletic tracks, sports halls, children's playgrounds and sidewalks.
  • TPU1 TPU based on MDI, butanediol, polytetrahydrofuran Mn 1000g/mol with a shore hardness of 70A
  • TPU2 TPU based on MDI, butanediol, polytetrahydrofuran Mn 1000g/mol with a shore hardness of 80A
  • TPU3 TPU based on MDI, butanediol, polytetrahydrofuran Mn 1000g/mol with a shore hardness of 90A
  • TPA polyetheramide based on a flexible polytetrahydrofuran and crystalline polyamide units from Arkema, Shore 82A (Pebax 3533)
  • thermoplastic elastomers (Table 1) are mixed and melted in a twin-screw extruder with a screw diameter of 44 mm and a length-to-diameter ratio of 42.
  • blowing agent After melting, a mixture of CO2 (2 parts by weight) and N2 (0.2 parts by weight) was added as blowing agent. When passing through the remaining extruder section, the blowing agent and the polymer melt were mixed with one another so that a homogeneous mixture was formed.
  • the melt mixture was then pressed into a perforated plate (LP) by means of a gear pump (ZRP) via a starter valve with screen changer (AV) and in the cutting chamber of the underwater granulation (UWG) to form granules (25 mg). cut and carried away with the tempered and pressurized water, thereby expanding. After the expanded granules have been separated from the water by means of a centrifugal dryer, the expanded granules are dried at 60° C. for 3 hours.
  • the temperatures used for the plant components are listed in Table 2 for the blends.
  • the bulk densities of the expanded granules resulting for the individual blends are listed in Table 3.
  • the bulk density is measured analogously to DIN ISO 697, whereby when determining the above values, in contrast to the standard, a vessel with a volume of 10 l is used instead of a vessel with a volume of 0.5 l, since this is especially the case with the foam particles with a low density and large mass a measurement with only 0.5 l volume is too imprecise.
  • the expanded granules were then welded on a molding machine from Kurtz ersa GmbH (Boost Foamer) to form square sheets with a side length of 200 mm and a thickness of 10 mm or 20 mm by exposure to steam.
  • the welding parameters differ only with regard to the cooling.
  • the welding parameters of the different materials were chosen in such a way that the plate side of the final molded part, which faced the moving side (mil) of the tool, had the lowest possible number of collapsed ETPU particles. If necessary, the gap vaporization also took place through the movable side of the tool. It was not always possible to obtain a satisfactory surface finish in the comparative examples. Irrespective of the experiment, a cooling time of 120 s for a plate thickness of 20 mm and 100 s for a 10 mm thick plate was always set at the end of the fixed (M1) and the moving side of the tool.

Abstract

The present invention relates to a foamed granular material consisting of a composition (Z1), the composition containing at least one thermoplastic elastomer (TPE-1) with a Shore D hardness in the range of 20 to 90 and a second thermoplastic elastomer (TPE-2), to a method for preparing a foamed granular particle foam of this kind, and to a method for preparing a shaped article from the foamed granular material, and to the use of the foamed granular material according to the invention to produce shoe soles, bicycle saddles, bicycle tyres, damping elements, cushioning, mattresses, padding, grips, protective films, in components for automotive interiors and exteriors, in balls and sports equipment or as a floor covering, in particular for sports surfaces, athletics tracks, sports halls, children's play areas and pavements.

Description

Partikelschaum aus TPE mit einer Shorehärte zwischen 20D und 90D Particle foam made of TPE with a shore hardness between 20D and 90D
Die vorliegende Erfindung betrifft ein geschäumtes Granulat bestehend aus einer Zusammensetzung (Z1 ), wobei die Zusammensetzung mindestens ein thermoplastisches Elastomer (TPE-1 ) mit einer Shore D Härte im Bereich von 20 bis 90 und ein zweites thermoplastisches Elastomer (TPE-2) enthält; Verfahren zur Herstellung eines derartigen geschäumten Granulats, sowie Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers aus dem geschäumten Granulat und die Verwendung des erfindungsgemäßen geschäumten Granulats zur Herstellung von Schuhsohlen, Fahrradsätteln, Fahrradreifen, Dämpfungselementen, Polsterungen, Matratzen, Unterlagen, Griffen, Schutzfolien, in Bauteilen im Automobilinnen- und -außenbereich, in Bällen und Sportgeräten oder als Bodenbelag, insbesondere für Sportflächen, Leichtathletiklaufbahnen, Sporthallen, Kinderspielplätze und Gehwegen. The present invention relates to a foamed granulate consisting of a composition (Z1), wherein the composition contains at least one thermoplastic elastomer (TPE-1) with a Shore D hardness in the range from 20 to 90 and a second thermoplastic elastomer (TPE-2); Process for the production of such a foamed granulate, as well as a process for the production of a molding from the foamed granulate and the use of the foamed granulate according to the invention for the production of shoe soles, bicycle saddles, bicycle tires, damping elements, padding, mattresses, underlays, handles, protective films, in components in the automobile interior - and outdoors, in balls and sports equipment or as a floor covering, in particular for sports areas, athletics tracks, sports halls, children's playgrounds and sidewalks.
Schaumstoffe, insbesondere auch Partikelschaumstoffe, sind seit langem bekannt und in der Literatur vielfach beschrieben, z.B. in Ullmanns "Encyklopädie der technischen Chemie", 4. Auflage, Band 20, S. 416 ff. Foams, in particular also particle foams, have been known for a long time and are widely described in the literature, e.g. in Ullmann's "Encyclopedia of Industrial Chemistry", 4th edition, volume 20, page 416 ff.
Hochelastische, überwiegend geschlossenzellige Schäume, wie Partikelschäume aus thermoplastischem Polyurethan, die im Autoklaven oder nach dem Extruderverfahren hergestellt werden, zeigen gute mechanische Eigenschaften und zum Teil auch gute Rückprallelastizitäten. Auch Hybridschäume aus Partikeln von thermoplastischen Elastomeren und Systemschaum oder Bindern sind bekannt. Abhängig von der Schaumdichte, der Herstellweise und dem Matrixmaterial kann insgesamt ein relativ breites Steifigkeitsniveau abgebildet werden. Auch durch eine Nachbehandlung des Schaumes wie Tempern können die Eigenschaften des Schaumes beeinflusst werden. Highly elastic, predominantly closed-cell foams, such as particle foams made from thermoplastic polyurethane, which are produced in autoclaves or using the extruder process, have good mechanical properties and, in some cases, good resilience as well. Hybrid foams made from particles of thermoplastic elastomers and system foam or binders are also known. Depending on the foam density, the manufacturing method and the matrix material, a relatively broad level of stiffness can be achieved. The properties of the foam can also be influenced by post-treatment of the foam, such as tempering.
Partikelschaumstoffe bzw. Schaumpartikel oder auch geschäumte Granulate auf Basis von thermoplastischem Polyurethan, in dieser Schrift auch als TPU bezeichnet, werden in WO 94/20568 A1 offenbart. Nachteilig an den in der WO 94/20568 A1 beschriebenen TPU- Schaumstoffen ist der hohe Energieaufwand bei der Herstellung und Verarbeitung. Es wird ein Wasserdampfdruck von 4,5 bar bis 7 bar bei Temperaturen von 145°C bis 165°C angewendet. Weiterhin beschreibt die WO 94/20568 A1 expandierte, d.h. aufgeschäumte, TPU-Partikel, die zu Formteilen verarbeitet werden können. Diese TPU-Schaumpartikel werden bei Temperaturen von 150°C und höher hergestellt und haben ausweislich der Beispiele eine Schüttdichte zwischen 55 und 180 g/L, was bei Transport und Lagerung dieser Partikel wegen des erhöhten Raumbedarfs von Nachteil ist. Particle foams or foam particles or else foamed granules based on thermoplastic polyurethane, also referred to as TPU in this document, are disclosed in WO 94/20568 A1. A disadvantage of the TPU foams described in WO 94/20568 A1 is the high energy consumption during production and processing. A water vapor pressure of 4.5 bar to 7 bar at temperatures of 145°C to 165°C is used. Furthermore, WO 94/20568 A1 describes expanded, i.e. foamed, TPU particles which can be processed into molded parts. These TPU foam particles are produced at temperatures of 150° C. and higher and, according to the examples, have a bulk density of between 55 and 180 g/l, which is a disadvantage when these particles are transported and stored because of the increased space requirement.
JP2019157107 und CN 110294860 beschreiben eine Zusammensetzung umfassend ein thermoplastisches Polyamidelastomer und ein thermoplastisches Polyurethanelastomer sowie die Verwendung derartiger Zusammensetzungen für die Herstellung von Schuhsohlen. JP2019157107 and CN 110294860 describe a composition comprising a thermoplastic polyamide elastomer and a thermoplastic polyurethane elastomer and the use of such compositions for the production of shoe soles.
CN110355970 beschreibt ein Herstellungsverfahren für gefärbte TPU-Schaumpartikel sowie daraus hergestellte Formkörper. CN 109867946 und CN 107151373 offenbaren thermoplastische Polyurethanschaumteilchen, wobei neben einem thermoplastischen Polyurethanelastomer ein weiteres Polymer eingesetzt wird. CN110355970 describes a manufacturing process for colored TPU foam particles and moldings made from them. CN 109867946 and CN 107151373 disclose thermoplastic polyurethane foam particles, a further polymer being used in addition to a thermoplastic polyurethane elastomer.
JP2016190989 offenbart Partikelschaumstoffe auf Basis von Polyamiden. JP2016190989 discloses particle foams based on polyamides.
WO 2018/232968 A1 beschreibt Verfahren zu Herstellung vom Schäumen auf Basis von thermoplastische Polyesterelastomere WO 2018/232968 A1 describes processes for producing foams based on thermoplastic polyester elastomers
CN 108239386 offenbart ein extrudiertes und geschäumtes thermoplastisches Polyurethanelastomerteilchen und ein Herstellungsverfahren davon. CN 105968767 beschreibt ein Polymethylethylencarbonat-Schaummaterial und Herstellungsverfahren davon. CN 108239386 discloses an extruded and foamed thermoplastic polyurethane elastomer particle and a manufacturing method thereof. CN 105968767 describes a polymethylethylene carbonate foam material and manufacturing processes thereof.
In WO 2007/082838 A1 wird ein expandierbares, bevorzugt partikelförmiges, treibmittelhaltiges thermoplastisches Polyurethan offenbart, wobei das thermoplastische Polyurethan eine Shore- Härte zwischen A 44 und A 84 aufweist. Dabei wird die Shore-Härte des TPU an dem kompakten, d.h. nicht expandiertem TPU gemessen. Außerdem offenbart WO 2007/082838 A1 Verfahren zur Herstellung von expandierbarem, bevorzugt partikelförmigem, treibmittelhaltigem thermoplastischen Polyurethan sowie Verfahren zur Herstellung von expandiertem thermoplastischen Polyurethan sowie Verfahren zur Herstellung von Schaumstoff auf der Basis von thermoplastischem Polyurethan sowie derart erhältliche Schaumstoffe bzw. expandierte thermoplastische Polyurethane. WO 2007/082838 A1 discloses an expandable, preferably particulate, thermoplastic polyurethane containing blowing agent, the thermoplastic polyurethane having a Shore hardness of between A 44 and A 84. The Shore hardness of the TPU is measured on the compact, i.e. non-expanded TPU. WO 2007/082838 A1 also discloses processes for producing expandable, preferably particulate, thermoplastic polyurethane containing blowing agent and processes for producing expanded thermoplastic polyurethane and processes for producing foam based on thermoplastic polyurethane and foams or expanded thermoplastic polyurethanes obtainable in this way.
Für viele Anwendungen reichen jedoch die mechanischen Eigenschaften, insbesondere die Bruchdehnung der aus den geschäumten Granulaten erhältlichen Formkörper nicht aus. Weiterhin reicht für viele Anwendungen die Rückprallelastizität der im Stand der Technik bekannten Schäume nicht aus. Weiterhin ist es schwierig, gerade härtere Materialien zu Formkörpern zu verarbeiten, da die entsprechenden geschäumten Granulate nur schlecht verschweißt werden können. However, the mechanical properties, in particular the elongation at break, of the moldings obtainable from the foamed granules are not sufficient for many applications. Furthermore, the rebound resilience of the foams known in the prior art is not sufficient for many applications. Furthermore, it is difficult to process harder materials into shaped bodies, since the corresponding foamed granules are difficult to weld.
Eine der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe war es daher, geschäumte Granulate bzw. aus geschäumten Granulaten hergestellte Formkörper mit sehr hohem Rückprall in Kombination mit guten mechanischen Eigenschaften zu finden. Darüber hinaus war es eine der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, geschäumte Granulate bereitzustellen, die sich gut zu Formkörpern verarbeiten lassen. One of the objects on which the present invention is based was therefore to find foamed granules or moldings produced from foamed granules with very high rebound in combination with good mechanical properties. In addition, it was an object on which the present invention is based to provide foamed granules which can be easily processed to form molded articles.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein geschäumtes Granulat bestehend aus einer Zusammensetzung (Z1), wobei die Zusammensetzung mindestens ein thermoplastisches Elastomer (TPE-1) mit einer Shore D Härte im Bereich von 20 bis 90 enthält und ein zweites thermoplastisches Elastomer (TPE-2). Es wurde gefunden, dass die Rückprallelastizität des geschäumten Granulats bzw. von Formkörpern, die aus dem geschäumten Granulat hergestellt werden zu einem großen Teil von dem verwendeten Matrixpolymer abhängt. Weiterhin ist die Härte des eingesetzten Polymers entscheidend. Weitere Vorteile ergeben sich durch eine definierte, möglichst vollständige Geschlossenzelligkeit des Schaumes und eine ausreichende Wandstärke der einzelnen Schaumzellen. Überraschenderweise wurde gefunden, dass aus den erfindungsgemäß verwendeten Zusammensetzungen geschäumte Granulate bzw. Formkörper herstellen lassen, die eine Rückprallelastizität von größer 65% aufweisen. According to the invention, this object is achieved by a foamed granulate consisting of a composition (Z1), wherein the composition contains at least one thermoplastic elastomer (TPE-1) with a Shore D hardness in the range from 20 to 90 and a second thermoplastic elastomer (TPE-2 ). It has been found that the rebound resilience of the foamed granules or of moldings that are produced from the foamed granules depends to a large extent on the matrix polymer used. The hardness of the polymer used is also crucial. Further advantages result from a defined, as complete as possible closed cell structure of the foam and a sufficient wall thickness of the individual foam cells. Surprisingly, it was found that foamed granules or moldings can be produced from the compositions used according to the invention, which have a rebound resilience of more than 65%.
Durch Zugabe eines weicheren Materials wird die benötigte Temperatur zum Schäumen herabgesetzt. Zudem erleichtert das weichere Material die Verschweißbarkeit, da es bei niedrigeren Temperaturen schmilzt. Zudem lassen sich durch Blends verschiedene Glastemperaturen in einem Material kombinieren und einstellen. Adding a softer material reduces the temperature required for foaming. In addition, the softer material makes it easier to weld because it melts at lower temperatures. Blends can also be used to combine and set different glass temperatures in one material.
Die erfindungsgemäßen geschäumten Granulate bestehen aus der Zusammensetzung (Z1). Die Zusammensetzung (Z1) enthält mindestens ein thermoplastisches Elastomer (TPE-1) mit einer Shore D Härte im Bereich von 20 bis 90 und ein zweites thermoplastisches Elastomer (TPE-2). Erfindungsgemäß kann die Zusammensetzung (Z1) auch weitere Komponenten enthalten, insbesondere weitere thermoplastische Elastomere. Das thermoplastische Elastomer (TPE-1) weist erfindungsgemäß eine Shore D Härte im Bereich von 20 bis 90 auf. Die Eigenschaften des thermoplastischen Elastomers (TPE-2) können in weiten Bereichen variieren. The foamed granules according to the invention consist of the composition (Z1). The composition (Z1) contains at least one thermoplastic elastomer (TPE-1) with a Shore D hardness in the range from 20 to 90 and a second thermoplastic elastomer (TPE-2). According to the invention, the composition (Z1) can also contain other components, in particular other thermoplastic elastomers. According to the invention, the thermoplastic elastomer (TPE-1) has a Shore D hardness in the range from 20 to 90. The properties of the thermoplastic elastomer (TPE-2) can vary widely.
Geeignete thermoplastische Elastomere sind dem Fachmann an sich bekannt. Beispielsweise kann das thermoplastische Elastomer (TPE-1) ein thermoplastisches Polyurethan, ein thermoplastisches Polyetheramid, ein Polyetherester, ein Polyesterester oder ein thermoplastisches Styrol Butadien-Blockcopolymer sein, sofern es eine Shore D Härte im Bereich von 20 bis 90 aufweist. Suitable thermoplastic elastomers are known per se to those skilled in the art. For example, the thermoplastic elastomer (TPE-1) can be a thermoplastic polyurethane, a thermoplastic polyetheramide, a polyetherester, a polyesterester or a thermoplastic styrene-butadiene block copolymer, provided it has a Shore D hardness in the range from 20 to 90.
Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung gemäß einer weiteren Ausführungsform auch ein geschäumtes Granulat wie zuvor beschrieben, wobei das thermoplastische Elastomer (TPE-1) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus thermoplastischen Polyurethanen, thermoplastischen Polyetheramiden, Polyetherestern, Polyesterestern oder thermoplastischen Styrol Butadien-Blockcopolymeren. Accordingly, the present invention also relates to a further embodiment of a foamed granulate as described above, wherein the thermoplastic elastomer (TPE-1) is selected from the group consisting of thermoplastic polyurethanes, thermoplastic polyetheramides, polyetheresters, polyesteresters or thermoplastic styrene-butadiene block copolymers.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform auch ein geschäumtes Granulat wie zuvor beschrieben, wobei das thermoplastische Elastomer (TPE-1) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus thermoplastischen Polyurethanen, thermoplastischen Polyetheramiden oder thermoplastischen Copolyesterelastomeren. According to a further embodiment, also a foamed granulate as described above, wherein the thermoplastic elastomer (TPE-1) is selected from the group consisting of thermoplastic polyurethanes, thermoplastic polyetheramides or thermoplastic copolyester elastomers.
Geeignete thermoplastische Polyetherester und Polyesterester können nach allen gängigen, literaturbekannten Verfahren durch Umesterung bzw. Veresterung von aromatischen und aliphatischen Dicarbonsäuren mit 4 bis 20 C-Atomen bzw. deren Estern mit geeigneten aliphatischen und aromatischen Di- und Polyolen hergestellt werden (vgl. „Polymer Chemistry“, Interscience Publ., New York, 1961 , S.111-127; Kunststoffhandbuch, Band VIII, C. Hanser Verlag, München 1973 und Journal of Polymer Science, Part A1 , 4, Seiten 1851-1859 (1966)). Geeignete aromatische Dicarbonsäuren sind unter anderem z.B. Phthalsäure, Iso- und Terephthalsäure bzw. deren Ester. Geeignete aliphatische Dicarbonsäuren sind unter anderem z.B. Cyclohexan-1 ,4-Dicarbonsäure, Adipinsäure, Sebaconsäure, Azelainsäure und Decandicarbonsäure als gesättigte Dicarbonsäuren sowie Maleinsäure, Fumarsäure, Aconitsäure, Itoconsäure, Tetrahydrophthalsäure und Tetrahydroterephthalsäure als ungesättigte Dicarbonsäuren. Suitable thermoplastic polyether esters and polyester esters can be prepared by all standard processes known from the literature by transesterification or esterification of aromatic and aliphatic dicarboxylic acids having 4 to 20 carbon atoms or their esters with suitable aliphatic and aromatic diols and polyols (cf. “Polymer Chemistry ", Interscience Publ., New York, 1961, pp. 111-127; Kunststoff Handbuch, Volume VIII, C. Hanser Verlag, Munich 1973 and Journal of Polymer Science, Part A1, 4, pages 1851-1859 (1966)). Suitable aromatic dicarboxylic acids include, for example, phthalic acid, iso- and terephthalic acid and their esters. Suitable aliphatic dicarboxylic acids include, for example, cyclohexane-1,4-dicarboxylic acid, adipic acid, sebaconic acid, azelaic acid and decanedicarboxylic acid as saturated dicarboxylic acids, and maleic acid, fumaric acid, aconitic acid, itoconic acid, tetrahydrophthalic acid and tetrahydroterephthalic acid as unsaturated dicarboxylic acids.
Als Diolkomponente eignen sich beispielsweise Diole der allgemeinen Formel HO-(CH2)n-OH, mit n = 2 bis 20, wie Ethylenglykol, Propandiol-(1 ,3), Butandiol-(1 ,4) oder Hexandiol-(1 ,6) Polyetheroie der allgemeinen Formel HO-(CH2)n-O-(CH2)m-OH, wobei n gleich oder ungleich m und n bzw. m = 2 bis 20, ungesättigte Diole und Polyetheroie wie beispielsweise Butendiol- (1 ,4); Diole und Polyetheroie enthaltend aromatische Einheiten; sowie Polyesteroie. Examples of suitable diol components are diols of the general formula HO-(CH2)n-OH, where n=2 to 20, such as ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol or 1,6-hexanediol ) Polyether oils of the general formula HO-(CH2)n-O-(CH2)m-OH, where n is the same or different from m and n or m=2 to 20, unsaturated diols and polyether oils such as, for example, butene-1,4-diol; diols and polyethers containing aromatic units; as well as polyester.
Neben den genannten Carbonsäuren bzw. deren Estern sowie den genannten Alkoholen können alle weiteren gängigen Vertreter dieser Verbindungsklassen zur Bereitstellung der erfindungsgemäß eingesetzten Polyetherester und Polyesterester verwendet werden. In addition to the carboxylic acids mentioned or their esters and the alcohols mentioned, all other common representatives of these classes of compounds can be used to provide the polyether esters and polyester esters used according to the invention.
Die thermoplastischen Polyetheramide können nach allen gängigen, literaturbekannten Verfahren durch Reaktion von Aminen und Carbonsäuren bzw. deren Estern erhalten werden. Amine und oder Carbonsäure enthalten hierbei zudem Ethereinheiten des Typs R-O-R, wobei R = organischer Rest (aliphatisch und / oder aromatisch). Im Allgemeinen werden Monomere der folgenden Verbindungsklassen eingesetzt: HOOC-R‘-NH2, wobei R‘ aromatisch und aliphatisch, bevorzugt enthaltend Ethereinheiten des Typs R-O-R, sein kann, wobei R = organischer Rest (aliphatisch und / oder aromatisch); aromatische Dicarbonsäuren, unter anderem z.B. Phthalsäure, Iso- und Terephthalsäure bzw. deren Ester sowie aromatische Dicarbonsäuren enthaltend Ethereinheiten des Typs R-O-R, sein kann, wobei R = organischer Rest (aliphatisch und / oder aromatisch); aliphatische Dicarbonsäuren, unter anderem z.B. Cyclohexan-1 ,4- Dicarbonsäure, Adipinsäure, Sebaconsäure, Azelainsäure und Decandicarbonsäure als gesättigte Dicarbonsäuren sowie Maleinsäure, Fumarsäure, Aconitsäure, Itoconsäure, Tetrahydrophthalsäure und Tetrahydroterephthalsäure als ungesättigte sowie aliphatische Dicarbonsäuren enthaltend Ethereinheiten des Typs R-O-R, sein kann, wobei R = organischer Rest (aliphatisch und / oder aromatisch); Diamine der allgemeinen Formel H2N-R“-NH2, wobei R“ aromatisch und aliphatisch, bevorzugt enthaltend Ethereinheiten des Typs R-O-R, wobei R = organischer Rest (aliphatisch und / oder aromatisch), sein kann; Lactame, wie beispielsweise E- Caprolactam, Pyrrolidon oder Laurolactam; sowie Aminosäuren. The thermoplastic polyetheramides can be obtained by any standard process known from the literature by reacting amines and carboxylic acids or their esters. Amines and/or carboxylic acids also contain ether units of the type R-O-R, where R = organic radical (aliphatic and/or aromatic). In general, monomers of the following compound classes are used: HOOC-R'-NH2, where R' can be aromatic and aliphatic, preferably containing ether units of the type R-O-R, where R = organic radical (aliphatic and/or aromatic); aromatic dicarboxylic acids, including, for example, phthalic acid, iso- and terephthalic acid or their esters, and aromatic dicarboxylic acids containing ether units of the R-O-R type, where R=organic radical (aliphatic and/or aromatic); aliphatic dicarboxylic acids, including e.g. cyclohexane-1,4-dicarboxylic acid, adipic acid, sebaconic acid, azelaic acid and decanedicarboxylic acid as saturated dicarboxylic acids and maleic acid, fumaric acid, aconitic acid, itoconic acid, tetrahydrophthalic acid and tetrahydroterephthalic acid as unsaturated and aliphatic dicarboxylic acids containing ether units of the R-O-R type, can be, where R = organic residue (aliphatic and/or aromatic); Diamines of the general formula H2N-R"-NH2, where R" can be aromatic and aliphatic, preferably containing ether units of the type R-O-R, where R=organic radical (aliphatic and/or aromatic); Lactams, such as E-caprolactam, pyrrolidone or laurolactam; as well as amino acids.
Neben den genannten Carbonsäuren bzw. deren Estern sowie den genannten Aminen, Lactamen und Aminosäuren können alle weiteren gängigen Vertreter dieser Verbindungsklassen zur Bereitstellung des erfindungsgemäß eingesetzten Polyetheramins verwendet werden. Die erfindungsgemäß eingesetzten thermoplastischen Elastomere mit Blockcopolymerstruktur enthalten bevorzugt vinylaromatische, Butadien- und Isopren- sowie Polyolefin- und vinylische Einheiten, bspw. Ethylen-, Propylen- und Vinylacetateinheiten. Bevorzugt sind Styrol-Butadien- Copolymere. In addition to the carboxylic acids mentioned or their esters and the amines, lactams and amino acids mentioned, all other common representatives of these classes of compounds can be used to provide the polyetheramine used according to the invention. The thermoplastic elastomers with a block copolymer structure used according to the invention preferably contain vinylaromatic, butadiene and isoprene and also polyolefin and vinylic units, for example ethylene, propylene and vinyl acetate units. Styrene-butadiene copolymers are preferred.
Die erfindungsgemäß eingesetzten thermoplastischen Elastomere mit Blockcopolymerstruktur, Polyetheramide, Polyetherester und Polyesterester werden vorzugsweise so gewählt, dass deren Schmelzpunkte bei <300°C, bevorzugt <250°C, insbesondere <220°C liegen. The thermoplastic elastomers used according to the invention with a block copolymer structure, polyetheramides, polyetheresters and polyesteresters are preferably chosen so that their melting points are <300°C, preferably <250°C, in particular <220°C.
Die erfindungsgemäß eingesetzten thermoplastischen Elastomere mit Blockcopolymerstruktur, Polyetheramide, Polyetherester und Polyesterester werden vorzugsweise so gewählt, dass deren Schmelzpunkte bei >95°C, bevorzugt >110°C, insbesondere >140°C liegen. The thermoplastic elastomers used according to the invention with a block copolymer structure, polyetheramides, polyetheresters and polyesteresters are preferably selected such that their melting points are >95°C, preferably >110°C, in particular >140°C.
Die erfindungsgemäß eingesetzten thermoplastischen Elastomere mit Blockcopolymerstruktur, Polyetheramide, Polyetherester und Polyesterester können teilkristallin oder amorph sein. The thermoplastic elastomers used according to the invention with a block copolymer structure, polyetheramides, polyetheresters and polyesteresters can be partially crystalline or amorphous.
Besonders vorteilhaft ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung das in der Zusammensetzung (Z1) enthaltene thermoplastische Elastomer (TPE-1) ein thermoplastisches Polyurethan mit einer Shore D Härte im Bereich von 20 bis 90. In the context of the present invention, the thermoplastic elastomer (TPE-1) contained in the composition (Z1) is particularly advantageous, a thermoplastic polyurethane with a Shore D hardness in the range from 20 to 90.
Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung gemäß einer weiteren Ausführungsform auch ein geschäumtes Granulat wie zuvor beschrieben, wobei das thermoplastische Elastomer (TPE-1) ein thermoplastisches Polyurethan ist. Accordingly, according to a further embodiment, the present invention also relates to a foamed granulate as described above, wherein the thermoplastic elastomer (TPE-1) is a thermoplastic polyurethane.
Auch das thermoplastische Elastomer (TPE-2) kann erfindungsgemäß ein thermoplastischesPolyurethan, ein thermoplastisches Polyetheramid, ein Polyetherester, ein Polyesterester oder ein thermoplastisches Styrol Butadien-Blockcopolymer sein. Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung gemäß einer weiteren Ausführungsform auch ein geschäumtes Granulat wie zuvor beschrieben, wobei das thermoplastische Elastomer (TPE-2) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus thermoplastischen Polyurethanen, thermoplastischen Polyetheramiden, Polyetherestern, Polyesterestern oder thermoplastischen Styrol Butadien-Blockcopolymeren. The thermoplastic elastomer (TPE-2) according to the invention can also be a thermoplastic polyurethane, a thermoplastic polyetheramide, a polyetherester, a polyesterester or a thermoplastic styrene-butadiene block copolymer. Accordingly, the present invention also relates to a further embodiment of a foamed granulate as described above, wherein the thermoplastic elastomer (TPE-2) is selected from the group consisting of thermoplastic polyurethanes, thermoplastic polyetheramides, polyether esters, polyester esters or thermoplastic styrene butadiene block copolymers.
Die aus der Zusammensetzung (Z1) bestehenden geschäumten Granulate weisen besonders vorteilhafte Eigenschaftsprofile auf, wenn das thermoplastische Elastomer (TPE-2) einen besonders geringen Hartsegmentgehalt aufweist, beispielsweise einen Hartsegmentgehalt von kleiner als 25%. Dabei wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Hartsegmentgehalt oder auch Hartsegmentanteil gemäß der in der WO 2007/118827 A1 offenbarten Formel bestimmt. The foamed granules consisting of the composition (Z1) have particularly advantageous property profiles when the thermoplastic elastomer (TPE-2) has a particularly low hard segment content, for example a hard segment content of less than 25%. Within the scope of the present invention, the hard segment content or hard segment proportion is determined according to the formula disclosed in WO 2007/118827 A1.
Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung gemäß einer weiteren Ausführungsform auch ein geschäumtes Granulat wie zuvor beschrieben, wobei das thermoplastische Elastomer (TPE-2) einen Hartsegmentgehalt von kleiner als 25%, beispielsweise kleiner als 23% oder kleiner als 20% aufweist. Erfindungsgemäß enthält die Zusammensetzung (Z1) mindestens das thermoplastische Elastomer (TPE-1) und das thermoplastische Elastomer (TPE-2). Dabei kann die Zusammensetzung auch weitere Komponenten enthalten. Bevorzugt enthält die Zusammensetzung (Z1) im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedoch neben dem thermoplastischen Elastomer (TPE-1) und dem thermoplastischen Elastomer (TPE-2) keine weiteren Elastomere. Accordingly, the present invention also relates to a further embodiment of a foamed granulate as described above, wherein the thermoplastic elastomer (TPE-2) has a hard segment content of less than 25%, for example less than 23% or less than 20%. According to the invention, the composition (Z1) contains at least the thermoplastic elastomer (TPE-1) and the thermoplastic elastomer (TPE-2). The composition can also contain other components. In the context of the present invention, however, the composition (Z1) preferably contains no further elastomers in addition to the thermoplastic elastomer (TPE-1) and the thermoplastic elastomer (TPE-2).
Dabei kann das Verhältnis der eingesetzten thermoplastischen Elastomere (TPE-1) und (TPE-2) in weiten Bereichen variieren. Vorzugsweise enthält die Zusammensetzung (Z1) das thermoplastische Elastomer (TPE-2) in einer Menge im Bereich von 1 bis 60 Gew.%, bezogen auf die gesamte Zusammensetzung (Z1), weiter bevorzugt in einer Menge im Bereich von 5 bis 50 Gew.%, besonders bevorzugt in einer Menge im Bereich von 10 bis 30 Gew.%, jeweils bezogen auf die gesamte Zusammensetzung (Z1). The ratio of the thermoplastic elastomers used (TPE-1) and (TPE-2) can vary within wide ranges. The composition (Z1) preferably contains the thermoplastic elastomer (TPE-2) in an amount in the range from 1 to 60% by weight, based on the total composition (Z1), more preferably in an amount in the range from 5 to 50% by weight. %, particularly preferably in an amount in the range from 10 to 30% by weight, based in each case on the total composition (Z1).
Beispielsweise kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung das thermoplastische Elastomer (TPE-1) ein thermoplastisches Polyetheramid sein und das thermoplastische Elastomer (TPE-2) ein thermoplastisches Polyurethan oder das thermoplastische Elastomer (TPE-1) kann ein thermoplastischer Polyetherester sein und das thermoplastische Elastomer (TPE-2) ein thermoplastisches Polyurethan oder das thermoplastische Elastomer (TPE-1) kann ein thermoplastisches Polyurethan sein und das thermoplastische Elastomer (TPE-2) ein thermoplastisches Polyurethan oder das thermoplastische Elastomer (TPE-1) kann ein thermoplastisches Styrol-Butadien-Blockcopolymer sein und das thermoplastische Elastomer (TPE-2) ein thermoplastisches Polyurethan oder das thermoplastische Elastomer (TPE-1) kann ein thermoplastisches Polyurethan sein und das thermoplastische Elastomer (TPE-2) ein thermoplastisches Styrol-Butadien-Blockcopolymer. For example, within the scope of the present invention, the thermoplastic elastomer (TPE-1) can be a thermoplastic polyetheramide and the thermoplastic elastomer (TPE-2) can be a thermoplastic polyurethane or the thermoplastic elastomer (TPE-1) can be a thermoplastic polyetherester and the thermoplastic elastomer ( TPE-2) a thermoplastic polyurethane or the thermoplastic elastomer (TPE-1) can be a thermoplastic polyurethane and the thermoplastic elastomer (TPE-2) can be a thermoplastic polyurethane or the thermoplastic elastomer (TPE-1) can be a thermoplastic styrene-butadiene block copolymer and the thermoplastic elastomer (TPE-2) can be a thermoplastic polyurethane or the thermoplastic elastomer (TPE-1) can be a thermoplastic polyurethane and the thermoplastic elastomer (TPE-2) can be a thermoplastic styrene-butadiene block copolymer.
Bevorzugt wird als thermoplastisches Elastomer (TPE-1) und (TPE-2) ein thermoplastisches Polyurethan eingesetzt. Erfindungsgemäß enthält die Zusammensetzung (Z1) demgemäß bevorzugt ein erstes thermoplastisches Elastomer (TPE-1) und ein zweites thermoplastisches Elastomer (TPE-2), wobei sowohl das (TPE-1) ein thermoplastisches Polyurethan (TPU-1) ist und auch das (TPE-2) ein thermoplastisches Polyurethan (TPU-2) ist. A thermoplastic polyurethane is preferably used as the thermoplastic elastomer (TPE-1) and (TPE-2). According to the invention, the composition (Z1) accordingly preferably contains a first thermoplastic elastomer (TPE-1) and a second thermoplastic elastomer (TPE-2), both the (TPE-1) being a thermoplastic polyurethane (TPU-1) and also the ( TPE-2) is a thermoplastic polyurethane (TPU-2).
Thermoplastische Polyurethane sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie werden üblicherweise durch Umsetzung einer Polyisocyanatzusammensetzung mit einer Polyolzusammensetzung erhalten, wobei die Polyolzusammensetzung üblicherweise ein Polyol und einen Kettenverlängerer umfasst. Thermoplastic polyurethanes are known from the prior art. They are usually obtained by reacting a polyisocyanate composition with a polyol composition, the polyol composition usually comprising a polyol and a chain extender.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden üblicherweise thermoplastische Polyurethane eingesetzt, die durch Umsetzung einer Polyisocyanatzusammensetzung mit einer Polyolzusammensetzung erhalten oder erhältlich sind. Üblicherweise enthält die Polyolzusammensetzung mindestens ein Polyol. Polyole sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt und beispielsweise beschrieben im "Kunststoffhandbuch, Band 7, Polyurethane", Carl Hanser Verlag, 3. Auflage 1993, Kapitel 3.1. Besonders bevorzugt werden Polyesteroie oder Polyetheroie als Polyole eingesetzt. Ebenso können Polycarbonate eingesetzt werden. Auch Copolymere können im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. Das zahlenmittlere Molekulargewicht der erfindungsgemäß eingesetzten Polyole liegt vorzugsweise zwischen 0,5x103g/mol und 8 x103 g/mol, bevorzugt zwischen 0,6 x103g/mol und 5 x103 g/mol, insbesondere zwischen 0,8 x103 g/mol und 3 x103 g/mol. In the context of the present invention, use is usually made of thermoplastic polyurethanes which are obtained or obtainable by reacting a polyisocyanate composition with a polyol composition. The polyol composition usually contains at least one polyol. Polyols are known in principle to those skilled in the art and are described, for example, in "Plastics Manual, Volume 7, Polyurethane", Carl Hanser Verlag, 3rd edition 1993, Chapter 3.1. Polyester oils or polyether oils are particularly preferably used as polyols. Likewise, polycarbonates can be used. Copolymers can also be used within the scope of the present invention. The number-average molecular weight of the polyols used according to the invention is preferably between 0.5×10 3 g/mol and 8×10 3 g/mol, preferably between 0.6×10 3 g/mol and 5×10 3 g/mol, in particular between 0.8×10 3 g/mol and 3 x 10 3 g/mol.
Erfindungsgemäß sind Polyetheroie geeignet, aber auch Polyesteroie, Blockcopolymere sowie Hybrid Polyole wie z.B. Poly(ester/amid). Bevorzugte Polyetheroie sind erfindungsgemäß Polyethylenglykole, Polypropylenglykole, Polyadipate, Polycarbonat(diol)e und Polycaprolacton. According to the invention, polyether oils are suitable, but also polyester oils, block copolymers and hybrid polyols such as poly(ester/amide). According to the invention, preferred polyether oils are polyethylene glycols, polypropylene glycols, polyadipates, polycarbonate(diol)s and polycaprolactone.
Bevorzugt enthält die Polyolzusammensetzung ein Polyol ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyetheroien, Polyesteroien, Polycaprolactonen und Polycarbonaten. The polyol composition preferably contains a polyol selected from the group consisting of polyether oils, polyester oils, polycaprolactones and polycarbonates.
Geeignete Blockcopolymere sind beispielsweise solche, die Ether und Esterblöcke aufweisen, wie beispielsweise Polycaprolacton mit Polyethylenoxid oder Polypropylenoxid-Endblöcken oder auch Polyether mit Polycaprolactonendblöcken. Bevorzugte Polyetheroie sind erfindungsgemäß Polyethyleneglykole, Polypropylenglykole. Weiterhin bevorzugt ist Polycaprolacton. Suitable block copolymers are, for example, those which have ether and ester blocks, such as polycaprolactone with polyethylene oxide or polypropylene oxide end blocks or polyethers with polycaprolactone end blocks. According to the invention, preferred polyether oils are polyethylene glycols and polypropylene glycols. Polycaprolactone is also preferred.
Vorteilhafterweise weist das eingesetzte Polyol ein Molekulargewicht Mn im Bereich von 500 g/mol bis 4000 g/mol auf, bevorzugt im Bereich von 800 g/mol bis 3000 g/mol. The polyol used advantageously has a molecular weight Mn in the range from 500 g/mol to 4000 g/mol, preferably in the range from 800 g/mol to 3000 g/mol.
Erfindungsgemäß können auch Mischungen verschiedener Polyole eingesetzt werden. Bevorzugt haben die eingesetzten Polyole bzw. die Polyolzusammensetzung eine mittlere Funktionalität zwischen 1 ,8 und 2,3, bevorzugt zwischen 1 ,9 und 2,2, insbesondere 2. Bevorzugt weisen die erfindungsgemäß eingesetzten Polyole nur primäre Hydroxylgruppen auf. Mixtures of different polyols can also be used according to the invention. The polyols used or the polyol composition preferably have an average functionality of between 1.8 and 2.3, preferably between 1.9 and 2.2, in particular 2. The polyols used according to the invention preferably have only primary hydroxyl groups.
Bevorzugt wird mindestens eine Polyolzusammensetzung eingesetzt, die mindestens Polytetrahydrofuran enthält. Erfindungsgemäß kann die Polyolzusammensetzung neben Polytetrahydrofuran auch weitere Polyole enthalten. At least one polyol composition containing at least polytetrahydrofuran is preferably used. According to the invention, the polyol composition can also contain other polyols in addition to polytetrahydrofuran.
Erfindungsgemäß sind beispielsweise als weitere Polyole Polyether geeignet, aber auch Polyester, Blockcopolymere sowie Hybrid Polyole wie z.B. Poly(ester/amid). Geeignete Blockcopolymere sind beispielsweise solche, die Ether und Esterblöcke aufweisen, wie beispielsweise Polycaprolacton mit Polyethylenoxid oder Polypropylenoxid-Endblöcken oder auch Polyether mit Polycaprolactonendblöcken. Bevorzugte Polyetheroie sind erfindungsgemäß Polyethyleneglykole, Polypropylenglykole. Weiterhin bevorzugt ist als weiteres Polyol Polycaprolacton. Geeignete Polyole sind beispielsweise Polyetheroie wie Polytrimethylenoxid oder Polytetramethylenoxid. According to the invention, for example, polyethers are suitable as further polyols, but also polyesters, block copolymers and hybrid polyols such as poly(ester/amide). Suitable block copolymers are, for example, those which have ether and ester blocks, such as polycaprolactone with polyethylene oxide or polypropylene oxide end blocks or polyethers with polycaprolactone end blocks. According to the invention, preferred polyether oils are polyethylene glycols and polypropylene glycols. Another preferred polyol is polycaprolactone. Examples of suitable polyols are polyether oils such as polytrimethylene oxide or polytetramethylene oxide.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass die Polyolzusammensetzung mindestens ein Polytetrahydrofuran und mindestens ein weiteres Polyol ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem weiteren Polytetramethylenoxid (PTHF), Polyethylenglykol, Polypropylenglykol und Polycaprolacton enthält. It has proven advantageous that the polyol composition contains at least one polytetrahydrofuran and at least one other polyol selected from the group consisting of another polytetramethylene oxide (PTHF), polyethylene glycol, polypropylene glycol and polycaprolactone.
Bevorzugt weist das Polytetrahydrofuran ein zahlenmittleres Molekulargewicht Mn im Bereich von 500 g/mol bis 5000 g/mol auf, weiter bevorzugt im Bereich von 550 bis 2500 g/mol, besonders bevorzugt im Bereich von 650 bis 2000 g/mol. The polytetrahydrofuran preferably has a number-average molecular weight Mn in the range from 500 g/mol to 5000 g/mol, more preferably in the range from 550 to 2500 g/mol, particularly preferably in the range from 650 to 2000 g/mol.
Die Zusammensetzung der Polyolzusammensetzung kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung in weiten Bereichen variieren. Beispielsweise kann der Gehalt an dem ersten Polyol, bevorzugt an Polytetrahydrofuran im Bereich von 15 % bis 85 % liegen, bevorzugt im Bereich von 20 % bis 80 %, weiter bevorzugt im Bereich von 25 % bis 75 %. Within the scope of the present invention, the composition of the polyol composition can vary within wide limits. For example, the content of the first polyol, preferably polytetrahydrofuran, can be in the range from 15% to 85%, preferably in the range from 20% to 80%, more preferably in the range from 25% to 75%.
Erfindungsgemäß kann die Polyolzusammensetzung auch ein Lösungsmittel enthalten. Geeignete Lösungsmittel sind dem Fachmann an sich bekannt. According to the invention, the polyol composition can also contain a solvent. Suitable solvents are known per se to those skilled in the art.
Sofern Polytetrahydrofuran eingesetzt wird, liegt das zahlenmittlere Molekulargewicht Mn des Polytetrahydrofurans beispielsweise im Bereich von 500 g/mol bis 5000 g/mol, bevorzugt im Bereich von 500 bis 3000 g/mol. Weiter bevorzugt liegt das zahlenmittlere Molekulargewicht Mn des Polytetrahydrofurans im Bereich von 500 bis 1400 g/mol. If polytetrahydrofuran is used, the number-average molecular weight Mn of the polytetrahydrofuran is, for example, in the range from 500 g/mol to 5000 g/mol, preferably in the range from 500 to 3000 g/mol. More preferably, the number-average molecular weight Mn of the polytetrahydrofuran is in the range from 500 to 1400 g/mol.
Erfindungsgemäß können auch Mischungen verschiedener Polytetrahydrofurane eingesetzt werden, d.h. Mischungen aus Polytetrahydrofuranen mit unterschiedlichen Molekulargewichten. According to the invention, mixtures of different polytetrahydrofurans can also be used, i.e. mixtures of polytetrahydrofurans with different molecular weights.
Geeignete Kettenverlängerer sind beispielsweise Verbindungen, die mindestens zwei gegenü ber Isocyanaten reaktive funktionelle Gruppen aufweisen, beispielsweise Hydroxyl-Gruppen, Amino-Gruppen oder Thiol-Gruppen. Suitable chain extenders are, for example, compounds which have at least two functional groups which are reactive toward isocyanates, for example hydroxyl groups, amino groups or thiol groups.
Als Kettenverlängerer geeignet sind beispielsweise Verbindungen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus aliphatischen und aromatischen Diolen mit einem Molekulargewicht von <500 g/mol, bevorzugt <350 g/mol. Examples of suitable chain extenders are compounds selected from the group consisting of aliphatic and aromatic diols with a molecular weight of <500 g/mol, preferably <350 g/mol.
Erfindungsgemäß bevorzugt werden als Kettenverlängerer Diole eingesetzt. Dabei können bevorzugt aliphatische, araliphatische, aromatische und/oder cycloaliphatische Diole mit einem Molekulargewicht von 50 g/mol bis 220 g/mol eingesetzt werden. Bevorzugt sind Alkandiole mit 2 bis 10 C-Atomen im Alkylenrest, insbesondere Di-, Tri-, Tetra-, Penta-, Hexa-, Hepta-, Okta-, Nona- und/oder Dekaalkylenglykole. Für die vorliegende Erfindung sind besonders bevorzugt 1 ,2-Ethylenglykol, 1 ,3-Propandiol, 1 ,4-Butandiol, 1 ,6-Hexandiol. Auch verzweigte Verbindungen wie 1 ,4-Cyclohexyldimethanol, 2-Butyl-2-ethylpopandiol, Neopentylglykol, 2,2,4-Trimethyl-1 ,3-pentanediol, Pinakol, 2-Ethyl-1 ,3-hexandiol, 1 ,4- Cyclohexandiol, oder N-Phenyldiethanolamin sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Kettenverlängerer geeignet. Ebenfalls geeignet sind gemischte Verbindungen wie beispielsweise 4-Aminobutanol. According to the invention, diols are preferably used as chain extenders. Aliphatic, araliphatic, aromatic and/or cycloaliphatic diols with a molecular weight of 50 g/mol to 220 g/mol can preferably be used here. Alkanediols having 2 to 10 carbon atoms in the alkylene radical are preferred, in particular di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-, hepta-, octa-, nona- and/or deca-alkylene glycols. For the present invention, particular preference is given to 1,2-ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol and 1,6-hexanediol. Also branched compounds such as 1,4-cyclohexyldimethanol, 2-butyl-2-ethylpopanediol, neopentyl glycol, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol, pinacol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, 1,4- Cyclohexanediol or N-phenyldiethanolamine are suitable as chain extenders in the context of the present invention. Mixed compounds such as 4-aminobutanol are also suitable.
Erfindungsgemäß können auch weitere Kettenverlängerer eingesetzt werden. Erfindungsgemäß können auch Verbindungen mit Amino-Gruppen eingesetzt werden, beispielsweise Diamine. Ebenso können Gemische von Diolen und Diaminen eingesetzt werden. According to the invention, other chain extenders can also be used. According to the invention, compounds with amino groups can also be used, for example diamines. Mixtures of diols and diamines can also be used.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann die eingesetzte Menge des Kettenverlängerers und der eingesetzten Polyole in weiten Bereichen variieren. In the context of the present invention, the amount of chain extender used and of the polyols used can vary within wide ranges.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Kettenverlängerermischung so gewählt, dass das weichere der eingesetzten thermoplastischen Elastomere, beispielsweise das TPU, einen Erweichungspunkt kleiner als 190 °C bevorzugt kleiner 160°C °C und ganz bevorzugt kleiner 150°C aufweist. In a preferred embodiment, the chain extender mixture is chosen such that the softer of the thermoplastic elastomers used, for example the TPU, has a softening point of less than 190° C., preferably less than 160° C. and very preferably less than 150° C.
Die Erweichungstemperatur wird soweit nicht anders angegeben im Rahmen der vorliegenden Erfindung mittels DMA (gemessen an einer 2 mm, für 20 h bei 100 °C getemperten Spritzgussplatte in Anlehnung an DIN EN ISO 6721-1 :2011 , mit einer Frequenz von 1 Hz und einer Heizrate von 20 K/min gemessen von - 80 °C bis 200 °C, bestimmt. Unless otherwise stated, the softening point is, in the context of the present invention, using DMA (measured on a 2 mm injection molded sheet tempered for 20 h at 100° C. based on DIN EN ISO 6721-1:2011, with a frequency of 1 Hz and a Heating rate of 20 K/min measured from - 80 °C to 200 °C.
Erfindungsgemäß wird zur Herstellung des thermoplastischen Polyurethans eine Polyisocyanatzusammensetzung eingesetzt, die mindestens ein Polyisocyanat enthält. According to the invention, a polyisocyanate composition containing at least one polyisocyanate is used to produce the thermoplastic polyurethane.
Bevorzugte Polyisocyanate sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung Diisocyanate, insbesondere aliphatische oder aromatische Diisocyanate, weiter bevorzugt aromatische Diisocyanate. Geeignete Isocyanate sind dem Fachmann an sich bekannt. In the context of the present invention, preferred polyisocyanates are diisocyanates, in particular aliphatic or aromatic diisocyanates, more preferably aromatic diisocyanates. Suitable isocyanates are known per se to those skilled in the art.
Erfindungsgemäß ist es auch möglich, dass die Isocyanatzusammensetzung 4,4‘- Methylendiphenyldiisocyanat und mindestens ein weiteres Methylendiphenyldiisocyanat enthält. Dabei wird erfindungsgemäß unter dem Begriff Methylendiphenyldiisocyanat 2,2'-, 2,4'- und/oder 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat verstanden oder ein Gemisch aus zwei oder drei Isomeren. Somit kann erfindungsgemäß als weiteres Isocyanat 2,2'- oder 2,4'- Diphenylmethandiisocyanat eingesetzt werden oder ein Gemisch aus zwei oder drei Isomeren. Erfindungsgemäß kann die Polyisocyanatzusammensetzung auch weitere Polyisocyanate enthalten. According to the invention it is also possible for the isocyanate composition to contain 4,4'-methylenediphenyl diisocyanate and at least one further methylenediphenyl diisocyanate. According to the invention, the term methylenediphenyl diisocyanate is understood as meaning 2,2'-, 2,4'- and/or 4,4'-diphenylmethane diisocyanate or a mixture of two or three isomers. Thus, according to the invention, 2,2'- or 2,4'-diphenylmethane diisocyanate or a mixture of two or three isomers can be used as a further isocyanate. According to the invention, the polyisocyanate composition can also contain other polyisocyanates.
Des Weiteren können vorreagierte Produkte als Isocyanatkomponenten eingesetzt werden, bei denen ein Teil der OH-Komponenten in einem vorgelagerten Reaktionsschritt mit einem Isocyanat zur Reaktion gebracht werden. Die erhaltenen Produkte werden in einem nachfolgenden Schritt, der eigentlichen Polymerreaktion, mit den restlichen OH-Komponenten zur Reaktion gebracht und bilden dann das thermoplastische Polyurethan. Furthermore, pre-reacted products can be used as isocyanate components in which part of the OH components in an upstream reaction step with a Isocyanate are reacted. In a subsequent step, the actual polymer reaction, the products obtained are reacted with the remaining OH components and then form the thermoplastic polyurethane.
Als aliphatische Diisocyanate werden übliche aliphatische und/oder cycloaliphatische Diisocyanate eingesetzt, beispielsweise Tri-, Tetra-, Penta-, Hexa-, Hepta- und/oder Oktamethylendiisocyanat, 2-Methylpentamethylen-1 ,5-diisocyanat, 2-Ethyltetramethylen-1 ,4- diisocyanat, Hexamethylen-1 ,6-diisocyanat (HDI), Pentamethylen-1 ,5-diisocyanat, Butylen-1 ,4- diisocyanat, Trimethylhexamethylen-1 ,6-diisocyanat, 1-lsocyanato-3,3,5-trimethyl-5- isocyanatomethyl-cyclohexan (Isophoron-diisocyanat, IPDI), 1 ,4- und/oder 1 ,3- Bis(isocyanatomethyl)cyclohexan (HXDI), 1 ,4-Cyclohexandiisocyanat, 1-Methyl-2,4- und/oder 1- Methyl-2,6-cyclohexandiisocyanat, 4,4’-, 2,4’- und/oder 2, 2’-Methylendicyclohexyldiisocyanat (H12MDI). Customary aliphatic and/or cycloaliphatic diisocyanates are used as aliphatic diisocyanates, for example tri-, tetra-, penta-, hexa-, hepta- and/or octamethylene diisocyanate, 2-methylpentamethylene-1,5-diisocyanate, 2-ethyltetramethylene-1,4 - diisocyanate, hexamethylene-1,6-diisocyanate (HDI), pentamethylene-1,5-diisocyanate, butylene-1,4-diisocyanate, trimethylhexamethylene-1,6-diisocyanate, 1-isocyanato-3,3,5-trimethyl- 5-isocyanatomethylcyclohexane (isophorone diisocyanate, IPDI), 1,4- and/or 1,3-bis(isocyanatomethyl)cyclohexane (HXDI), 1,4-cyclohexane diisocyanate, 1-methyl-2,4- and/or 1-Methyl-2,6-cyclohexane diisocyanate, 4,4'-, 2,4'- and/or 2,2'-methylenedicyclohexyl diisocyanate (H12MDI).
Bevorzugte aliphatische Polyisocyanate sind Hexamethylen-1 ,6-diisocyanat (HDI), 1- lsocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethyl-cyclohexan und 4,4’-, 2,4’- und/oder 2,2’- Methylendicyclohexyldiisocyanat (H12MDI); insbesondere bevorzugt sind 4,4’-, 2,4’- und/oder 2,2’-Methylendicyclohexyldiisocyanat (H12MDI) und 1-lsocyanato-3,3,5-trimethyl-5- isocyanatomethyl-cyclohexan oder Mischungen davon. Preferred aliphatic polyisocyanates are hexamethylene-1,6-diisocyanate (HDI), 1-isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexane and 4,4'-, 2,4'- and/or 2,2- '- methylenedicyclohexyl diisocyanate (H12MDI); 4,4'-, 2,4'- and/or 2,2'-methylenedicyclohexyl diisocyanate (H12MDI) and 1-isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethyl-cyclohexane or mixtures thereof are particularly preferred.
Geeignete aromatische Diisocyanate sind insbesondere 1 ,5-Naphthylendiisocyanat (NDI), 2,4- und/oder 2,6-Toluylendiisocyanat (TDI), 3,3,‘-Dimethyl-4,4‘-Diisocyanato-Diphenyl (TODI), p- Phenylendiisocyanat (PDI), Diphenylethan-4,4‘-diisoyanat (EDI), Diphenylmethandiisocyanat, 3,3'-Dimethyl-diphenyl-diisocyanat, 1 ,2-Diphenylethandiisocyanat und/oder Phenylendiisocyanat. Suitable aromatic diisocyanates are, in particular, 1,5-naphthylene diisocyanate (NDI), 2,4- and/or 2,6-tolylene diisocyanate (TDI), 3,3'-dimethyl-4,4'-diisocyanato-diphenyl (TODI), p-Phenylene diisocyanate (PDI), diphenylethane-4,4'-diisocyanate (EDI), diphenylmethane diisocyanate, 3,3'-dimethyldiphenyl diisocyanate, 1,2-diphenylethane diisocyanate and/or phenylene diisocyanate.
Besonders geeignet sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung beispielsweise Polyisocyanatzusammensetzungen enthaltend 4,4‘-MDI und 2,4-MDI, Polyisocyanatzusammensetzungen enthaltend 4,4‘-MDI und 3,3,‘-Dimethyl-4,4‘-Diisocyanato- Diphenyl (TODI) oder Polyisocyanatzusammensetzungen enthaltend 4,4‘-MDI und 1 ,5- Naphthylendiisocyanat (NDI). For example, polyisocyanate compositions containing 4,4'-MDI and 2,4-MDI, polyisocyanate compositions containing 4,4'-MDI and 3,3'-dimethyl-4,4'-diisocyanato-diphenyl ( TODI) or polyisocyanate compositions containing 4,4'-MDI and 1,5-naphthylene diisocyanate (NDI).
Erfindungsgemäß können auch drei oder mehr Isocyanate eingesetzt werden. Üblicherweise enthält die Polyisocyanatzusammensetzung 4,4‘-MDI in einer Menge von 2 bis 50% bezogen auf die gesamte Polyisocyanatzusammensetzung und das weitere Isocyanat in einer Menge von 3 bis 20% bezogen auf die gesamte Polyisocyanatzusammensetzung. According to the invention, three or more isocyanates can also be used. The polyisocyanate composition usually contains 4,4'-MDI in an amount of 2 to 50%, based on the total polyisocyanate composition, and the further isocyanate in an amount of 3 to 20%, based on the total polyisocyanate composition.
Bevorzugte Beispiele für höherfunktionelle Isocyanate sind Triisocyanate, z. B. Triphenylmethan-4,4',4"-triisocyant, weiterhin die Cyanurate der vorgenannten Diisocyanate, sowie die durch partielle Umsetzung von Diisocyanaten mit Wasser erhältlichen Oligomere, z. B. die Biurethe der vorgenannten Diisocyanate, ferner Oligomere, die durch gezielte Umsetzung von semiblockierten Diisocyanaten mit Polyolen, die im Mittel mehr als zwei und vorzugsweise drei oder mehr Hydroxy-Gruppen aufweisen, erhältlich sind. Erfindungsgemäß kann die Polyisocyanatzusammensetzung auch ein oder mehrere Lösungsmittel enthalten. Geeignete Lösungsmittel sind dem Fachmann bekannt. Geeignet sind beispielsweise nicht reaktive Lösungsmittel wie Ethylacetat, Methyl ethyl keton und Kohlenwasserstoffe. Preferred examples of higher functional isocyanates are triisocyanates, e.g. B. triphenylmethane-4,4',4"-triisocyanate, furthermore the cyanurates of the aforementioned diisocyanates, as well as the oligomers obtainable by partial reaction of diisocyanates with water, e.g of semi-blocked diisocyanates with polyols having on average more than two and preferably three or more hydroxy groups. According to the invention, the polyisocyanate composition can also contain one or more solvents. Suitable solvents are known to those skilled in the art. For example, non-reactive solvents such as ethyl acetate, methyl ethyl ketone and hydrocarbons are suitable.
Weiter können im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch Vernetzer eingesetzt werden, beispielsweise die zuvor genannten höherfunktionellen Polyisocyanate oder Polyole oder auch andere höherfunktionale Moleküle mit mehreren gegenüber Isocyanaten reaktiven funktionellen Gruppen. Ebenso ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich, eine Vernetzung der Produkte durch einen Überschuss der eingesetzten Isocyanatgruppen im Verhältnis zu den Hydroxylgruppen zu erreichen. Crosslinking agents can also be used within the scope of the present invention, for example the abovementioned higher-functionality polyisocyanates or polyols or else other higher-functionality molecules having a plurality of functional groups which are reactive toward isocyanates. It is also possible within the scope of the present invention to achieve crosslinking of the products by using an excess of isocyanate groups in relation to the hydroxyl groups.
Erfindungsgemäß werden die Komponenten in einem Verhältnis eingesetzt, so dass das molare Verhältnis aus der Summe der Funktionalitäten der eingesetzten Polyolzusammensetzung zu der Summe der Funktionalitäten der eingesetzten Isocyanatzusammensetzung im Bereich von 1 zu 0,8 bis 1 zu 1 ,3 liegt. Bevorzugt liegt das Verhältnis im Bereich von 1 zu 0,9 bis 1 zu 1 ,2, weiter bevorzugt im Bereich von 1 zu 0,965 bis 1 zu 1 ,11 , weiter bevorzugt im Bereich von 1 zu 0,97 bis 1 zu 1 ,11 , weiter bevorzugt im Bereich von 1 zu 0,97 bis 1 zu 1 ,05, besonders bevorzugt im Bereich von 1 zu 0,98 bis 1 zu 1 ,03. According to the invention, the components are used in a ratio such that the molar ratio of the sum of the functionalities of the polyol composition used to the sum of the functionalities of the isocyanate composition used is in the range from 1:0.8 to 1:1.3. The ratio is preferably in the range from 1:0.9 to 1:1.2, more preferably in the range from 1:0.965 to 1:1.11, more preferably in the range from 1:0.97 to 1:1.11 , more preferably in the range from 1:0.97 to 1:1.05, particularly preferably in the range from 1:0.98 to 1:1.03.
Eine weitere Größe, die bei der Umsetzung der Komponenten berücksichtigt wird, ist die Isocyanat-Kennzahl. Hierbei ist die Kennzahl definiert durch das Verhältnis der insgesamt bei der Umsetzung eingesetzten Isocyanatgruppen zu den Isocyanat-reaktiven Gruppen, also insbesondere den reaktiven Gruppen der Polyolkomponente. Bei einer Kennzahl von 1000 kommt auf eine Isocyanatgruppe ein aktives Wasserstoffatom. Bei Kennzahlen über 1000 liegen mehr Isocyanatgruppen als Isocyanat-reaktiven Gruppen vor. Bevorzugt liegt die Kennzahl bei der Umsetzung der Komponenten im Bereich von 965 bis 1110, beispielsweise im Bereich von 970 bis 1110, weiter bevorzugt im Bereich von 970 bis 1050, besonders bevorzugt im Bereich von 980 bis 1030. Another variable that is taken into account when converting the components is the isocyanate index. The index is defined here by the ratio of the total isocyanate groups used in the reaction to the isocyanate-reactive groups, ie in particular the reactive groups of the polyol component. If the index is 1000, there is one active hydrogen atom for one isocyanate group. At indexes above 1000, there are more isocyanate groups than isocyanate-reactive groups. The index in the reaction of the components is preferably in the range from 965 to 1110, for example in the range from 970 to 1110, more preferably in the range from 970 to 1050, particularly preferably in the range from 980 to 1030.
Erfindungsgemäß können bei der Herstellung des thermoplastischen Polyurethans weitere Additive zugesetzt werden, beispielsweise Katalysatoren oder Hilfs- und Zusatzstoffe. Zusatzstoffe und Hilfsmittel sind dem Fachmann an sich bekannt. Erfindungsgemäß können auch Kombinationen aus mehreren Additiven eingesetzt werden. Geeignete Hilfs- und Zusatzstoffe können beispielsweise dem Kunststoffhandbuch, Band VII, herausgegeben von Vieweg und Höchtlen, Carl Hanser Verlag, München 1966 (S103-113) entnommen werden. According to the invention, further additives can be added during the production of the thermoplastic polyurethane, for example catalysts or auxiliaries and additives. Additives and auxiliaries are known per se to those skilled in the art. According to the invention, combinations of several additives can also be used. Suitable auxiliaries and additives can be found, for example, in the Plastics Handbook, Volume VII, published by Vieweg and Höchtlen, Carl Hanser Verlag, Munich 1966 (S103-113).
Geeignete Katalysatoren sind ebenfalls grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Geeignete Katalysatoren sind beispielsweise organische Metallverbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Zinn-, Titan-, Zirkonium-, Hafnium-, Bismut-, Zink-, Aluminium- und Eisenorganylen, wie beispielsweise Zinnorganylverbindungen, bevorzugt Zinndialkyle wie Dimethylzinn oder Diethylzinn, oder Zinnorganylverbindungen aliphatischer Carbonsäuren, bevorzugt Zinndiacetat, Zinndilaurat, Dibutylzinndiacetat, Dibutylzinndilaurat, Bismuthverbindungen, wie Bismuthalkylverbindungen oder ähnliche, oder Eisenverbindungen, bevorzugt Eisen-(MI)-acetylacetonat oder die Metallsalze der Carbonsäuren wie z.B. Zinn-Il- isooctoat, Zinndioctoat, Titansäureester oder Bismut-(lll)-neodecanoat. Suitable catalysts are also known in principle from the prior art. Suitable catalysts are, for example, organic metal compounds selected from the group consisting of tin, titanium, zirconium, hafnium, bismuth, zinc, aluminum and iron organyls, such as tin organyl compounds, preferably tin dialkyls such as dimethyltin or diethyltin, or organotin compounds of aliphatic carboxylic acids, preferably tin diacetate, tin dilaurate, dibutyltin diacetate, dibutyltin dilaurate, bismuth compounds such as bismuth alkyl compounds or the like, or iron compounds, preferably iron(MI) acetylacetonate or the metal salts of carboxylic acids such as tin(II) isooctoate, tin dioctoate , titanic acid ester or bismuth (III) neodecanoate.
Üblicherweise liegt der Hartsegmentanteil in den erfindungsgemäß eingesetzten thermoplastischen Polyurethanen (TPU-1) im Bereich von 5 bis 70%, insbesondere im Bereich von 10 bis 50%, bevorzugt im Bereich von 15 bis 45%. Dabei wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Hartsegmentgehalt oder auch Hartsegmentanteil gemäß der in der WO 2007/118827 A1 offenbarten Formel bestimmt. The proportion of hard segments in the thermoplastic polyurethanes (TPU-1) used according to the invention is usually in the range from 5 to 70%, in particular in the range from 10 to 50%, preferably in the range from 15 to 45%. Within the scope of the present invention, the hard segment content or hard segment proportion is determined according to the formula disclosed in WO 2007/118827 A1.
Überraschender Weise hat sich gezeigt, dass die Zusammensetzung (Z1) gut für die Herstellung von geschäumten Materialien geeignet ist. Dabei kann die Zusammensetzung (Z1) in an sich bekannter Weise zu geschäumten Materialien verarbeitete werden. Dabei werden gegebenenfalls Zusatzstoffe wie Treibmittel, Zellreglern, oberflächenaktiven Substanzen, Nukleationsmittel, Füllstoffen, Mikrohohlkugeln und/oder Trennmittel eingesetzt. Geeignete Verfahren und Zusatzstoffe sind beispielsweise in der WO2014/198779 A1 , in WO 2007/082838 A1 oder WO 94/20568 A1 offenbart. Surprisingly, it has been shown that the composition (Z1) is well suited for the production of foamed materials. The composition (Z1) can be processed in a manner known per se to give foamed materials. If appropriate, additives such as blowing agents, cell regulators, surface-active substances, nucleating agents, fillers, hollow microspheres and/or release agents are used. Suitable processes and additives are disclosed, for example, in WO2014/198779 A1, in WO 2007/082838 A1 or WO 94/20568 A1.
Erfindungsgemäß wird die Zusammensetzung (Z1) in an sich bekannter Weise aus den einzelnen thermoplastischen Elastomeren (TPE-1) und (TPE-2) sowie gegebenenfalls weiteren Komponenten hergestellt. Geeignete Verfahren sind beispielsweise übliche Mischverfahren in einem Kneter oder einem Extruder. According to the invention, the composition (Z1) is produced in a manner known per se from the individual thermoplastic elastomers (TPE-1) and (TPE-2) and optionally further components. Suitable methods are, for example, customary mixing methods in a kneader or an extruder.
Die vorliegende Erfindung betrifft gemäß einem weiteren Aspekt auch ein Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Granulats. According to a further aspect, the present invention also relates to a method for producing a foamed granulate.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Granulats umfassend die Schritte According to a further aspect, the present invention also relates to a method for producing a foamed granulate comprising the steps
(i) Bereitstellen einer Zusammensetzung (Z1) in Form eines Granulats, wobei die Zusammensetzung mindestens ein thermoplastisches Elastomer (TPE-1) mit einer Shore D Härte im Bereich von 20 bis 90 enthält und ein zweites thermoplastisches Elastomer (TPE-2); (i) providing a composition (Z1) in the form of granules, the composition containing at least one thermoplastic elastomer (TPE-1) with a Shore D hardness in the range from 20 to 90 and a second thermoplastic elastomer (TPE-2);
(ii) Herstellen eines geschäumten Granulats aus dem gemäß Schritt (i) bereitgestellten Granulat. (ii) producing a foamed granulate from the granulate provided according to step (i).
Geeignete Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Granulats gemäß Schritt (ii) aus dem gemäß Schritt (i) bereitgestellten Granulat sind beispielsweise das Suspensionsverfahren oder das Extrusionsverfahren. Suitable processes for producing a foamed granulate according to step (ii) from the granulate provided according to step (i) are, for example, the suspension process or the extrusion process.
Dabei betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Granulats umfassend die Schritte (i) Bereitstellen einer Zusammensetzung (Z1), wobei die Zusammensetzung mindestens ein thermoplastisches Elastomer (TPE-1) mit einer Shore D Härte im Bereich von 20 bis 90 enthält und ein zweites thermoplastisches Elastomer (TPE-2); The present invention relates to a method for producing a foamed granulate comprising the steps (i) providing a composition (Z1), wherein the composition contains at least one thermoplastic elastomer (TPE-1) with a Shore D hardness in the range from 20 to 90 and a second thermoplastic elastomer (TPE-2);
(ii) Imprägnierung der Zusammensetzung (Z1) mit einem Treibmittel unter Druck; (ii) impregnation of the composition (Z1) with a propellant under pressure;
(iii) Expandieren der Zusammensetzung (Z1) mittels Druckabfalls. (iii) expanding the composition (Z1) by means of pressure drop.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann die Zusammensetzung (Z1) dabei in Form einer Schmelze oder in Form eines Granulats eingesetzt werden. In the context of the present invention, the composition (Z1) can be used in the form of a melt or in the form of granules.
Bezüglich bevorzugter Ausführungsformen des Verfahrens, geeigneter Einsatzstoffe oder Mischungsverhältnisse wird auf die obigen Ausführungen verwiesen, die entsprechend gelten. With regard to preferred embodiments of the process, suitable starting materials or mixing ratios, reference is made to the above statements, which apply accordingly.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann weitere Schritte umfassen, beispielsweise Temperaturanpassungen. The method according to the invention can include further steps, for example temperature adjustments.
Die für die Herstellung des geschäumten Granulats benötigte, nicht expandierte Polymermischung der Zusammensetzung (Z1) wird in bekannter Weise aus den Einzelkomponenten sowie gegebenenfalls weiteren Komponenten wie beispielsweise Verarbeitungshilfsmittel, Stabilisatoren, Verträglichkeitsvermittler oder Pigmenten hergestellt. Geeignete Verfahren sind beispielsweise übliche Mischverfahren mit Hilfe eines Kneters, kontinuierlich oder diskontinuierlich, oder einem Extruder wie beispielsweise einem gleichläufigen Doppelschneckenextruder. The non-expanded polymer mixture of the composition (Z1) required for the production of the foamed granules is produced in a known manner from the individual components and optionally further components such as, for example, processing aids, stabilizers, compatibilizers or pigments. Suitable methods are, for example, conventional mixing methods using a kneader, continuously or batchwise, or an extruder such as a co-rotating twin-screw extruder.
Im Falle von Verträglichkeitsvermittlern oder Hilfsstoffen, wie zum Beispiel Stabilisatoren können diese auch bei der Herstellung der Komponenten in diese bereits eingearbeitet werden. Üblicherweise werden die einzelnen Komponenten vor dem Mischverfahren zusammengegeben oder in den Apparat, der das Mischen übernimmt eindosiert. Im Falle eines Extruders werden die Komponenten alle in den Einzug dosiert und gemeinsam in den Extruder gefördert oder einzelne Komponenten über eine Seitendosierung zugegeben. In the case of compatibilizers or auxiliaries, such as stabilizers, these can also be incorporated into the components during their manufacture. The individual components are usually combined before the mixing process or metered into the apparatus that takes over the mixing. In the case of an extruder, the components are all metered into the intake and conveyed together into the extruder, or individual components are added via a side metering.
Die Verarbeitung erfolgt bei einer Temperatur, bei welcher die Komponenten in einem plastifizierten Zustand vorliegen. Die Temperatur hängt von den Erweichungs- bzw. Schmelzbereichen der Komponenten ab, muss jedoch unterhalb der Zersetzungstemperatur jeder Komponente liegen. Additive wie Pigmente oder Füllstoffe oder weitere der oben genannten üblichen Hilfsstoffe werden nicht mit aufgeschmolzen, sondern im festen Zustand eingearbeitet. Processing takes place at a temperature at which the components are in a plasticized state. The temperature depends on the softening or melting ranges of the components, but must be below the decomposition temperature of each component. Additives such as pigments or fillers or other of the usual auxiliaries mentioned above are not melted, but incorporated in the solid state.
Hierbei sind weitere Ausführungsformen nach gängigen Methoden möglich, wobei die bei der Herstellung der Ausgangsmaterialien verwendeten Prozesse mit in die Herstellung direkt einbezogen werden können. In this case, further embodiments are possible according to common methods, in which case the processes used in the production of the starting materials can be directly included in the production.
In diesem Schritt können einige der oben genannten üblichen Hilfsstoffe der Mischung hinzugefügt werden. Die erfindungsgemäßen geschäumten Granulate bzw. Partikelschäume weisen in der Regel eine Schüttdichte von 50 g/l bis 200 g/l, bevorzugt 60 g/l bis 180 g/l, besonders bevorzugt 80 g/l bis 150 g/l. Die Schüttdichte wird analog der DIN ISO 697:1984 gemessen, wobei bei der Bestimmung der obigen Werte im Unterschied zur Norm anstelle eines Gefäßes mit 0,5 I Volumen ein Gefäß mit 10 I Volumen verwendet wird, da speziell bei den Schaumpartikeln mit niedriger Dichte und großer Masse eine Messung mit nur 0,5 I Volumen zu ungenau ist. In this step, some of the usual adjuvants mentioned above can be added to the mixture. The foamed granules or particle foams according to the invention generally have a bulk density of 50 g/l to 200 g/l, preferably 60 g/l to 180 g/l, particularly preferably 80 g/l to 150 g/l. The bulk density is measured analogously to DIN ISO 697:1984, in which, in contrast to the standard, a vessel with a volume of 10 l is used instead of a vessel with a volume of 0.5 l when determining the above values, since especially with the foam particles with low density and large mass, a measurement with a volume of only 0.5 l is too imprecise.
Wie oben ausgeführt, liegt der Durchmesser der einzelnen Partikel des geschäumten Granulats zwischen 0,5 bis 30; bevorzugt 1 bis 15 und insbesondere zwischen 3 bis 12 mm. Bei nicht kugelförmigen, z.B. länglichen oder Zylinder förmigen geschäumten Granulaten ist mit Durchmesser die längste Abmessung gemeint. As stated above, the diameter of the individual particles of the foamed granules is between 0.5 and 30; preferably 1 to 15 and in particular between 3 to 12 mm. In the case of non-spherical, e.g. oblong or cylindrical foamed granules, diameter means the longest dimension.
Die Herstellung des geschäumten Granulats kann nach den gängigen im Stand der Technik bekannten Verfahren erfolgen durch The production of the foamed granules can be carried out by the usual methods known in the prior art
(i) Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung (Z); (i) providing a composition (Z) according to the invention;
(ii) Imprägnierung der Zusammensetzung mit einem Treibmittel unter Druck; (ii) impregnating the composition with a blowing agent under pressure;
(iii) Expandieren der Zusammensetzung mittels Druckabfalls. (iii) expanding the composition by means of pressure drop.
Erfindungsgemäß umfasst die Zusammensetzung (Z) die Zusammensetzung (Z1). Die Zusammensetzung (Z) kann weitere Komponenten enthalten. Bevorzugt besteht die Zusammensetzung (Z) aus der Zusammensetzung (Z1). According to the invention, the composition (Z) comprises the composition (Z1). The composition (Z) can contain further components. The composition (Z) preferably consists of the composition (Z1).
Die Treibmittelmenge beträgt bevorzugt 0,1 bis 40, insbesondere 0,5 bis 35 und besonders bevorzugt 1 bis 30 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile der eingesetzten Menge der Zusammensetzung (Z). The amount of blowing agent is preferably from 0.1 to 40, in particular from 0.5 to 35 and particularly preferably from 1 to 30 parts by weight, based on 100 parts by weight of the amount of composition (Z) used.
Eine Ausführungsform des oben genannten Verfahrens umfasst An embodiment of the above method comprises
(i) Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung (Z) in Form eines Granulates;(i) providing a composition (Z) according to the invention in the form of granules;
(ii) Imprägnierung des Granulates mit einem Treibmittel unter Druck; (ii) impregnating the granules with a blowing agent under pressure;
(iii) Expandieren des Granulates mittels Druckabfalls. (iii) Expanding the granules by means of pressure drop.
Eine weitere Ausführungsform des oben genannten Verfahrens umfasst einen weiteren Schritt:Another embodiment of the above method includes a further step:
(i) Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung (Z) in Form eines Granulates;(i) providing a composition (Z) according to the invention in the form of granules;
(ii) Imprägnierung des Granulates mit einem Treibmittel unter Druck; (ii) impregnating the granules with a blowing agent under pressure;
(iii-a) Reduzierung des Drucks auf Normaldruck, ohne das Granulat aufzuschäumen, ggf. durch vorherige Reduzierung der Temperatur (iii-a) Reducing the pressure to atmospheric pressure without foaming the granules, possibly by reducing the temperature beforehand
(iii-b) Schäumen des Granulates durch eine Temperaturerhöhung. (iii-b) foaming of the granules by increasing the temperature.
Bevorzugt weist das nicht expandierte Granulat hierbei einen durchschnittlichen minimalen Durchmesser von 0,2 - 10 mm auf (bestimmt über 3D Evaluierung des Granulates, z.B. über dynamic image analysis mit der Verwendung einer optischen Messapparatur mit Namen PartAn 3D von Microtrac). Die einzelnen Granulate haben in der Regel eine mittlere Masse im Bereich von 0,1 bis 50 mg, bevorzugt im Bereich von 4 bis 40 mg und besonders bevorzugt im Bereich von 7 bis 32 mg. Diese mittlere Masse der Granulate (Partikelgewicht) wird als arithmetisches Mittel durch 3- maliges Wiegen von jeweils 10 Granulatpartikeln bestimmt. The unexpanded granules preferably have an average minimum diameter of 0.2-10 mm (determined via 3D evaluation of the granules, eg via dynamic image analysis using an optical measuring apparatus called PartAn 3D from Microtrac). The individual granules generally have an average mass in the range from 0.1 to 50 mg, preferably in the range from 4 to 40 mg and particularly preferably in the range from 7 to 32 mg. This mean mass of the granules (particle weight) is determined as the arithmetic mean by weighing 10 granulate particles each time 3 times.
Eine Ausführungsform des oben genannten Verfahrens umfasst die Imprägnierung des Granulates mit einem Treibmittel unter Druck und anschließende Expansion des Granulates in Schritt (I) und (II): One embodiment of the above method comprises impregnating the granules with a blowing agent under pressure and then expanding the granules in steps (I) and (II):
(I) Imprägnierung des Granulates in Gegenwart eines Treibmittels unter Druck bei erhöhten Temperaturen in einem geeigneten, geschlossenen Reaktionsgefäß (z.B. Autoklaven)(I) Impregnation of the granules in the presence of a blowing agent under pressure at elevated temperatures in a suitable, closed reaction vessel (e.g. autoclave)
(II) schlagartiges Entspannen ohne Abkühlung (II) Sudden relaxation without cooling
Hierbei kann die Imprägnierung in Schritt (I) in Gegenwart von Wasser sowie optional Suspensionshilfsmitteln erfolgen oder nur in Anwesenheit des Treibmittels und Abwesenheit von Wasser. Here, the impregnation in step (I) can be carried out in the presence of water and optionally suspension auxiliaries or only in the presence of the blowing agent and the absence of water.
Geeignete Suspensionshilfsmittel sind z.B. wasserunlösliche anorganische Stabilisatoren, wie Tricalciumphosphat, Magnesiumpyrophosphat, Metallcarbonate; ferner Polyvinylalkohol und Tenside, wie Natriumdodecylarylsulfonat. Sie werden üblicherweise in Mengen von 0,05 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die erfindungsgemäße Zusammensetzung, verwendet. Suitable suspension aids are, for example, water-insoluble inorganic stabilizers such as tricalcium phosphate, magnesium pyrophosphate, metal carbonates; also polyvinyl alcohol and surfactants such as sodium dodecylarylsulfonate. They are usually used in amounts of 0.05 to 10% by weight, based on the composition according to the invention.
Die Imprägniertemperaturen liegen in Abhängigkeit von dem gewählten Druck im Bereich von 100°C-200°C, wobei der Druck in dem Reaktionsgefäß zwischen 2- 150 bar, bevorzugt zwischen 5 und 100 bar, besonders bevorzugt zwischen 20 und 60 bar beträgt, die Imprägnierdauer beträgt im allgemeinen 0,3 bis 10 Stunden. Depending on the selected pressure, the impregnation temperatures are in the range of 100°C-200°C, the pressure in the reaction vessel being between 2-150 bar, preferably between 5 and 100 bar, particularly preferably between 20 and 60 bar, the impregnation time is generally 0.3 to 10 hours.
Die Durchführung des Verfahrens in Suspension ist dem Fachmann bekannt und z.B. ausführlich in der W02007/082838 beschrieben. Carrying out the process in suspension is known to the person skilled in the art and is described in detail, for example, in WO2007/082838.
Bei der Durchführung des Verfahrens in Abwesenheit von Wasser ist darauf zu achten, dass die Aggregation des Polymergranulates vermieden wird. When carrying out the process in the absence of water, care must be taken to avoid aggregation of the polymer granules.
Geeignete Treibmittel für die Durchführung des Verfahrens in einem geeigneten geschlossenen Reaktionsgefäß sind z.B. organische Flüssigkeiten und Gase, die bei den Verarbeitungsbedingungen in einem gasförmigen Zustand vorliegen, wie Kohlenwasserstoffe oder anorganische Gase oder Gemische aus organischen Flüssigkeiten bzw. Gasen und anorganischen Gasen, wobei diese ebenfalls kombiniert werden können. Suitable blowing agents for carrying out the process in a suitable closed reaction vessel are, for example, organic liquids and gases which are in a gaseous state under the processing conditions, such as hydrocarbons or inorganic gases or mixtures of organic liquids or gases and inorganic gases, these also being combined can become.
Geeignete Kohlenwasserstoffe sind beispielsweise halogenierte oder nicht halogenierte, gesättigte oder ungesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffe, vorzugsweise nicht halogenierte, gesättigte oder ungesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffe. Bevorzugte organische Treibmittel sind gesättigte, aliphatische Kohlenwasserstoffe, insbesondere solche mit 3 bis 8 C-Atomen wie beispielsweise Butan oder Pentan. Examples of suitable hydrocarbons are halogenated or non-halogenated, saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbons, preferably non-halogenated, saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbons. Preferred organic blowing agents are saturated, aliphatic hydrocarbons, especially those having 3 to 8 carbon atoms, such as butane or pentane.
Geeignete anorganische Gase sind Stickstoff, Luft, Ammoniak oder Kohlendioxid, vorzugsweise Stickstoff oder Kohlendioxid oder Mischungen aus den vorstehend genannten Gasen. Suitable inorganic gases are nitrogen, air, ammonia or carbon dioxide, preferably nitrogen or carbon dioxide or mixtures of the gases mentioned above.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Imprägnierung des Granulates mit einem Treibmittel unter Druck Verfahren und anschließende Expansion des Granulates in Schritt (a) und (ß): In a further embodiment, the impregnation of the granules with a blowing agent under pressure comprises processes and subsequent expansion of the granules in steps (a) and (ß):
(a) Imprägnierung des Granulates in Gegenwart eines Treibmittels unter Druck bei erhöhten Temperaturen in einem Extruder (a) Impregnation of the granules in the presence of a blowing agent under pressure at elevated temperatures in an extruder
(ß) Granulierung der aus dem Extruder austretenden Masse unter Bedingungen, die unkontrolliertes Aufschäumen verhindern. (ß) Granulation of the mass emerging from the extruder under conditions which prevent uncontrolled foaming.
Geeignete Treibmittel in dieser Verfahrensvariante sind flüchtige organische Verbindungen mit einem Siedepunkt bei Normaldruck 1013 mbar von -25°C bis 150°C, insbesondere -10°C bis 125°C. Gut geeignet sind Kohlenwasserstoffe (bevorzugt halogenfrei), insbesondere C4-10- Alkane, beispielsweise die Isomere des Butans, Pentans, Hexans, Heptans und Oktans, besonders bevorzugt iso-Pentan. Weitere mögliche Treibmittel sind außerdem sterisch anspruchsvollere Verbindungen wie Alkohole, Ketone, Ester, Ether und organische Carbonate. Ebenfalls geeignet sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Treibmittel Kohlenstoffdioxid oder Stickstoff oder Mischungen aus Kohlenstoffdioxid und Stickstoff. Suitable blowing agents in this variant of the process are volatile organic compounds with a boiling point of -25°C to 150°C, in particular -10°C to 125°C, at standard pressure 1013 mbar. Hydrocarbons (preferably halogen-free) are highly suitable, in particular C4-10 alkanes, for example the isomers of butane, pentane, hexane, heptane and octane, particularly preferably isopentane. Other possible blowing agents are sterically demanding compounds such as alcohols, ketones, esters, ethers and organic carbonates. Carbon dioxide or nitrogen or mixtures of carbon dioxide and nitrogen are also suitable as blowing agents in the context of the present invention.
Hierbei wird die Zusammensetzung im Schritt (ii) in einem Extruder unter Aufschmelzen mit dem Treibmittel unter Druck vermischt, welches dem Extruder zugeführt wird. Die treibmittelhaltige Mischung wird unter Druck, vorzugsweise mit moderat kontrolliertem Gegendruck (z.B. Unterwassergranulierung) ausgepresst und granuliert. Hierbei schäumt der Schmelzstrang auf und man erhält durch Granulierung die Partikelschäume. In this case, the composition in step (ii) is mixed under pressure in an extruder, with melting, with the blowing agent which is fed to the extruder. The mixture containing blowing agent is pressed out under pressure, preferably with moderately controlled counter pressure (e.g. underwater granulation) and granulated. Here, the strand of melt foams and the particle foams are obtained by granulation.
Die Durchführung des Verfahrens via Extrusion ist dem Fachmann bekannt und z.B. ausführlich in der W02007/082838 sowie der WO 2013/153190 A1 beschrieben. Carrying out the process via extrusion is known to the person skilled in the art and is described in detail, for example, in WO2007/082838 and WO 2013/153190 A1.
Als Extruder kommen alle üblichen Schneckenmaschinen in Betracht, insbesondere Einschnecken- und Doppelschneckenextruder (z.B. Typ ZSK von Fa. Werner & Pfleiderer), Co- Kneter, Kombiplast-Maschinen, M PC-Knetmischer, FCM-Mischer, KEX-Knetschneckenextruder und Scherwalzenextruder, wie sie z.B. in Saechtling (Hg.), Kunststoff-Taschenbuch, 27. Auflage, Hanser-Verlag München 1998, Kap. 3.2.1 und 3.2.4, beschrieben sind. Der Extruder wird ü blicherweise bei einer Temperatur betrieben, bei der die Zusammensetzung (Z1) als Schmelze vorliegt, beispielsweise bei 120°C bis 250°C, insbesondere 150 bis 210°C und einem Druck nach der Zugabe des Treibmittels von 40 bis 200 bar, bevorzugt 60 bis 150 bar, besonders bevorzugt 80 bis 120 bar um eine Homogenisierung des Treibmittels mit der Schmelze zu gewährleisten. Hierbei kann die Durchführung in einem Extruder oder einer Anordnung aus einem oder mehreren Extrudern erfolgen. So können beispielsweise in einem ersten Extruder die Komponenten aufgeschmolzen und geblendet werden sowie ein Treibmittel injiziert werden. Im zweiten Extruder wird die imprägnierte Schmelze homogenisiert und die Temperatur und oder der Druck eingestellt. Werden beispielsweise drei Extruder miteinander kombiniert, kann ebenfalls das Vermischen der Komponenten sowie die Injizierung des Treibmittels auf zwei unterschiedliche Verfahrensteile aufgeteilt werden. Wird wie bevorzugt nur ein Extruder verwendet, so werden alle Prozessschritte, aufschmelzen, vermischen, Injektion des Treibmittels, Homogenisierung und Einstellen der Temperatur und oder des Drucks in einem Extruder durchgeführt. Suitable extruders are all the usual screw machines, in particular single-screw and twin-screw extruders (eg type ZSK from Werner & Pfleiderer), co-kneaders, Kombiplast machines, M PC kneading mixers, FCM mixers, KEX kneading screw extruders and shear roller extruders, such as they eg in Saechtling (ed.), Kunststoff-Taschenbuch, 27th edition, Hanser-Verlag Munich 1998, chap. 3.2.1 and 3.2.4. The extruder is usually operated at a temperature at which the composition (Z1) is in the form of a melt, for example at 120° C. to 250° C., in particular 150 to 210° C., and a pressure of 40 to 200 bar after addition of the blowing agent , preferably from 60 to 150 bar, particularly preferably from 80 to 120 bar, in order to ensure homogenization of the blowing agent with the melt. This can be carried out in an extruder or in an arrangement of one or more extruders. For example, the components can be melted and blended in a first extruder and a blowing agent can be injected. In the second extruder, the impregnated melt is homogenized and the temperature and/or pressure is adjusted. If, for example, three extruders are combined, the mixing of the components and the injection of the blowing agent can also be divided into two different parts of the process. If, as is preferred, only one extruder is used, then all the process steps, melting, mixing, injection of the blowing agent, homogenization and setting the temperature and/or the pressure are carried out in one extruder.
Alternativ kann nach den in WO 2014/150122 oder WO 2014/150124 A1 beschriebenen Methoden aus dem Granulat direkt das entsprechende, ggf. sogar schon gefärbte geschäumte Granulat dadurch hergestellt werden, dass das entsprechende Granulat mit einer superkritischen Flüssigkeit durchtränkt wird, aus der superkritische Flüssigkeit entfernt wird gefolgt von Alternatively, according to the methods described in WO 2014/150122 or WO 2014/150124 A1, the corresponding foamed granules, which may even have already been colored, can be produced directly from the granules by impregnating the corresponding granules with a supercritical fluid from which the supercritical fluid is produced removed is followed by
(i‘) Eintauchen des Artikels in einem erhitzten Fluidum oder (i') immersing the article in a heated fluid or
(ii‘) Bestrahlen des Artikels mit energetischer Strahlung (z.B. Infrarot- oder Mikrowellenbestrahlung). (ii') irradiating the item with energetic radiation (e.g. infrared or microwave radiation).
Geeignete superkritische Flüssigkeiten sind z.B. die in der W02014150122 oder beschrieben, z.B. Kohlendioxid, Stickstoffdioxid, Ethan, Ethylen, Sauerstoff oder Stickstoff vorzugsweise Kohlendioxid oder Stickstoff. Suitable supercritical fluids are, for example, those described in WO2014150122 or , for example carbon dioxide, nitrogen dioxide, ethane, ethylene, oxygen or nitrogen, preferably carbon dioxide or nitrogen.
Die superkritische Flüssigkeit kann hierbei auch eine polare Flüssigkeit mit einem Hildebrand- Löslichkeitsparameter gleich oder größer als 9 MPa 1/2 enthalten. The supercritical fluid can also contain a polar liquid with a Hildebrand solubility parameter equal to or greater than 9 MPa 1/2 .
Hierbei kann das superkritische Fluidum oder das erhitzte Fluidum auch einen Farbstoff enthalten, wodurch ein gefärbter, geschäumter Artikel erhalten wird. Here, the supercritical fluid or the heated fluid may also contain a colorant, thereby obtaining a colored foamed article.
Die Partikel können vor und/oder nach dem Verschäumen mit einem Antiblockingmittel versehen werden. Geeignete Antiblockingmittel sind z.B. Talkum, Metallverbindungen wie Tricalciumphosphat, Calciumcarbonat, Kieselsäuren, insbesondere pyrogene Kieselsäuren wie Aerosil(R) von Fa. Degussa, Salze langkettiger (z.B. C 10-22) Carbonsäuren, beispielsweise Stearinsäuresalze wie Calciumstearat, Ester langkettiger Carbonsäuren, z.B. Glycerinester wie die Glycerinstearate, und Silikonöle. Das Antiblockingmittel wird in der Regel durch Mischen, Aufsprühen, Auftrommeln oder andere übliche Verfahren auf die Partikel aufgebracht. Es wird üblicherweise in Mengen von 0,01 bis 20, bevorzugt 0,1 bis 10, besonders bevorzugt 0,5 bis 6 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew. -Teile der eingesetzten Menge der Zusammensetzung (Z1), verwendet. Erfindungsgemäß können beispielsweise die Treibmittelmenge, Imprägnierzeit, Kühlzeit, Kühlgeschwindigkeit, Art und Menge der Additive, Art des Treibmittels, Schäumverfahren, oder Prozessparameter wie Verweildauer, die Temperatur oder Scherung variiert werden, um die Eigenschaften der erhaltenen Schaumpartikel zu beeinflussen. The particles can be provided with an antiblocking agent before and/or after foaming. Suitable antiblocking agents are, for example, talc, metal compounds such as tricalcium phosphate, calcium carbonate, silicic acids, in particular pyrogenic silicic acids such as Aerosil(R) from Degussa, salts of long-chain (eg C 10-22) carboxylic acids, for example stearic acid salts such as calcium stearate, esters of long-chain carboxylic acids, for example glycerol esters such as the glycerol stearates, and silicone oils. The antiblocking agent is generally applied to the particles by mixing, spraying, tumbling or other customary methods. It is usually used in amounts of from 0.01 to 20, preferably from 0.1 to 10, particularly preferably from 0.5 to 6 parts by weight, based on 100 parts by weight of the amount of composition (Z1) used. According to the invention, for example, the amount of blowing agent, impregnation time, cooling time, cooling rate, type and amount of additives, type of blowing agent, foaming process, or process parameters such as residence time, temperature or shear can be varied in order to influence the properties of the foam particles obtained.
Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung gemäß einer weiteren Ausführungsform auch ein geschäumtes Granulat wie zuvor beschrieben, wobei die Geschlossenzelligkeit des Schaumes größer als 60% ist, bestimmt gemäß DIN ISO 4590:2016. Accordingly, according to a further embodiment, the present invention also relates to a foamed granulate as described above, the closed-cell content of the foam being greater than 60%, determined according to DIN ISO 4590:2016.
Die expandierten Partikel sind in der Regel zumindest annähernd kugelförmig und weisen üblicherweise einen mittleren Durchmesser an der schmälsten Stelle von 1 mm bis 20 mm, bevorzugt 2 mm bis 12 mm und insbesondere 3 mm bis 10 mm auf. The expanded particles are generally at least approximately spherical and usually have an average diameter at the narrowest point of 1 mm to 20 mm, preferably 2 mm to 12 mm and in particular 3 mm to 10 mm.
Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung gemäß einer weiteren Ausführungsform auch ein geschäumtes Granulat , wie zuvor beschrieben, wobei die Partikel bestimmt an der schmälsten Stelle einen mittleren Durchmesser im Bereich von 1 mm bis 20 mm aufweisen, gemessen mittels Skalenmikroskop. Accordingly, according to a further embodiment, the present invention also relates to a foamed granulate, as described above, wherein the particles have an average diameter in the range of 1 mm to 20 mm, determined at the narrowest point, measured using a scale microscope.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Formkörper hergestellt aus den erfindungsgemäßen geschäumten Granulaten. Another object of the present invention is a shaped body produced from the foamed granules according to the invention.
Die Herstellung der entsprechenden Formkörper kann nach dem Fachmann bekannten Methoden erfolgen. Aus dem erfindungsgemäßen geschäumten Granulat können Formkörper hergestellt werden, beispielsweise indem man sie in einer geschlossenen Form unter Wärmeeinwirkung miteinander verschweißt. Dazu füllt man beispielsweise die Partikel in die Form und leitet nach Schließen der Form Wasserdampf oder Heißluft ein, wodurch die Partikel weiter expandieren und miteinander zum Schaumstoff, vorzugsweise mit einer Dichte im Bereich von 8 bis 600 g/l, verschweißen. Die Schaumstoffe können Halbzeuge sein, beispielsweise Platten, Profile oder Bahnen, oder fertige Formteile mit einfacher oder komplizierter Geometrie. Demnach schließt der Begriff Schaumstoff, Schaumstoffhalbzeuge und Schaumstoff-Formteile ein. The corresponding moldings can be produced by methods known to those skilled in the art. Shaped bodies can be produced from the foamed granules according to the invention, for example by welding them together in a closed mold under the action of heat. For this purpose, for example, the particles are filled into the mold and, after the mold is closed, steam or hot air is introduced, as a result of which the particles expand further and fuse together to form a foam, preferably with a density in the range from 8 to 600 g/l. The foams can be semi-finished products, for example panels, profiles or webs, or finished molded parts with a simple or complicated geometry. Accordingly, the term includes foam, foam semi-finished products and foam moldings.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers umfassend die Schritte According to a further aspect, the present invention also relates to a method for producing a shaped body, comprising the steps
(a) Bereitstellen eines geschäumten Granulats bestehend aus einer Zusammensetzung (Z1), wobei die Zusammensetzung mindestens ein thermoplastisches Elastomer (TPE-1) mit einer Shore D Härte im Bereich von 20 bis 90 enthält und ein zweites thermoplastisches Elastomer (TPE-2); (a) providing a foamed granulate consisting of a composition (Z1), wherein the composition contains at least one thermoplastic elastomer (TPE-1) with a Shore D hardness in the range from 20 to 90 and a second thermoplastic elastomer (TPE-2);
(b) Herstellen eines Formkörpers aus dem gemäß Schritt (a) bereitgestellten geschäumten Granulat. Gemäß Schritt (b) kann der Formkörper aus dem erfindungsgemäßen geschäumten Granulat in an sich bekannter Weise hergestellt werden. Ein geeignetes Verfahren ist beispielsweise das Verschweißen mittels Wasserdampf, Heißluft oder energiereicher Strahlung. (b) Production of a shaped body from the foamed granulate provided according to step (a). According to step (b), the molding can be produced from the foamed granules according to the invention in a manner known per se. A suitable method is, for example, welding using steam, hot air or high-energy radiation.
Ein hierbei bevorzugtes Verfahren zur Herstellung eines Schaumstoffformteils umfasst die folgenden Schritte: A preferred method for producing a foam molding comprises the following steps:
(A) Einbringen der erfindungsgemäßen geschäumten Granulate in einer entsprechenden Form, (A) introducing the foamed granules according to the invention in an appropriate form,
(B) Fusionierung der erfindungsgemäßen geschäumten Granulate aus Schritt (i). (B) Fusion of the foamed granules according to the invention from step (i).
Die Fusionierung in Schritt (B) erfolgt vorzugsweise in einer geschlossenen Form, wobei die Fusionierung durch Wasserdampf, Heißluft (wie z.B. in der EP1979401 B1 beschrieben) oder energetische Strahlung (Mikrowellen oder Radiowellen) erfolgen kann. The fusing in step (B) preferably takes place in a closed form, it being possible for the fusing to take place using steam, hot air (as described, for example, in EP1979401 B1) or energetic radiation (microwaves or radio waves).
Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung gemäß einer weiteren Ausführungsform auch ein Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers wie zuvor beschrieben, wobei das Herstellen des Formkörpers gemäß Schritt (b) mittels Verschweißen der gemäß Schritt (a) bereitgestellten Partikel mittels Wasserdampf, Heißluft oder energiereicher Strahlung erfolgt. Accordingly, according to a further embodiment, the present invention also relates to a method for producing a shaped body as described above, wherein the shaped body is produced in step (b) by welding the particles provided in step (a) using steam, hot air or high-energy radiation.
Die Temperatur bei dem Fusionieren des geschäumten Granulates liegt bevorzugt unterhalb oder nahe an der Schmelztemperatur des Polymers aus dem das geschäumte Granulat hergestellt wurde. Für die gängigen Polymere liegt demnach die Temperatur zur Fusionierung des geschäumten Granulates zwischen 100°C und 180°C, bevorzugt zwischen 120 und 150 °C. The temperature when fusing the foamed granules is preferably below or close to the melting point of the polymer from which the foamed granules were produced. Accordingly, for common polymers, the temperature for fusing the foamed granules is between 100.degree. C. and 180.degree. C., preferably between 120 and 150.degree.
Hierbei können Temperaturprofile / Verweilzeiten individuell ermittelt werden, z.B. in Analogie zu den in der US20150337102 oder EP2872309B1 beschriebenen Verfahren. Temperature profiles / residence times can be determined individually, e.g. in analogy to the methods described in US20150337102 or EP2872309B1.
Die Verschweißung über energetische Strahlung erfolgt im Allgemeinen im Frequenzbereich von Mikrowellen oder Radiowellen, ggf. in Gegenwart von Wasser oder anderen polaren Flüssigkeiten, wie z.B. polare Gruppen aufweisende, mikrowellenabsorbierende Kohlenwasserstoffe (wie z.B. Ester von Carbonsäuren und Diolen oder Trioien oder Glycole und flüssige Polyethylenegklycole) und kann in Analogie zu den in der EP3053732A oder WO1 6146537 beschriebenen Verfahren erfolgen. Welding using energetic radiation generally takes place in the frequency range of microwaves or radio waves, if necessary in the presence of water or other polar liquids, such as, for example, microwave-absorbing hydrocarbons containing polar groups (such as, for example, esters of carboxylic acids and diols or triols or glycols and liquid polyethylene glycols) and can be carried out analogously to the methods described in EP3053732A or WO1 6146537.
Wie oben ausgeführt, kann das geschäumte Granulat auch Farbstoffe enthalten. Hierbei kann die Zugabe von Farbstoffen über verschiedene Wege erfolgen. As stated above, the foamed granules can also contain coloring agents. Here, the addition of dyes can be done in different ways.
In einer Ausführungsform können die hergestellten geschäumten Granulate nach Herstellung gefärbt werden. Hierbei werden die entsprechenden geschäumten Granulate mit einer einen Farbstoff enthaltenen Trägerflüssigkeit kontaktiert, wobei die Trägerflüssigkeit (TF) eine Polarität aufweist, die geeignet ist, dass eine Sorption der Trägerflüssigkeit in das geschäumte Granulat erfolgt. Die Durchführung kann in Analogie zu den in der EP Anmeldung mit der Anmeldenummer 17198591.4 beschriebenen Methoden erfolgen. Geeignete Farbstoffe sind zum Beispiel anorganische oder organische Pigmente. Geeignete natürliche oder synthetische anorganische Pigmente sind zum Beispiel Ruß, Graphit, Titanoxide, Eisenoxide, Zirkonoxide, Kobaltoxidverbindungen, Chromoxidverbindungen, Kupferoxidverbindungen. Geeignete organische Pigmente sind zum Beispiel Azopigmente und polycyclische Pigmente. In one embodiment, the foamed granules produced can be colored after production. Here, the corresponding foamed granules are brought into contact with a carrier liquid containing a dye, the carrier liquid (TF) having a polarity which is suitable for sorption of the carrier liquid into the foamed granules. It can be carried out analogously to the methods described in the EP application with the application number 17198591.4. Suitable dyes are, for example, inorganic or organic pigments. Examples of suitable natural or synthetic inorganic pigments are carbon black, graphite, titanium oxides, iron oxides, zirconium oxides, cobalt oxide compounds, chromium oxide compounds, copper oxide compounds. Suitable organic pigments are, for example, azo pigments and polycyclic pigments.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Farbe bei der Herstellung des geschäumten Granulats zugegeben werden. Beispielsweise kann der Farbstoff bei der Herstellung des geschäumten Granulats über Extrusion in den Extruder hinzugefügt werden. In a further embodiment, the color can be added during the production of the foamed granules. For example, the colorant can be added during manufacture of the foamed granules via extrusion into the extruder.
Alternativ kann bereits gefärbtes Material als Ausgangsmaterial für die Herstellung des geschäumten Granulats verwendet werden, welches extrudiert oder - im geschlossenen Gefäß nach den oben genannten Verfahren expandiert wird. Weiterhin kann bei dem in der W02014150122 beschriebenen Verfahren die superkritische Flüssigkeit oder die erhitzte Flüssigkeit einen Farbstoff enthalten. Alternatively, already colored material can be used as the starting material for the production of the foamed granulate, which is extruded or expanded in a closed vessel according to the abovementioned processes. Furthermore, in the method described in WO2014150122, the supercritical fluid or the heated fluid can contain a dye.
Die erfindungsgemäßen Formteile haben vorteilhafte Eigenschaften für die oben genannten Anwendungen im Schuh bzw. Sportschuhbereich Bedarf. The moldings according to the invention have advantageous properties for the above-mentioned applications in the shoe or sports shoe sector.
Hierbei sind die Zug- und Kompressionseigenschaften der aus den geschäumten Granulaten hergestellten Formkörper dadurch gekennzeichnet, dass die Zugfestigkeit oberhalb 600 kPa liegt (DIN EN ISO 1798, April 2008) und die Reißdehnung oberhalb von 100 % liegt (DIN EN ISO 1798, April 2008). Here, the tensile and compression properties of the moldings produced from the foamed granules are characterized in that the tensile strength is above 600 kPa (DIN EN ISO 1798, April 2008) and the elongation at break is above 100% (DIN EN ISO 1798, April 2008) .
Die Rückprallelastizität der aus den geschäumten Granulaten hergestellten Formkörper liegt oberhalb von 55 % (analog DIN 53512, April 2000; die Abweichung zur Norm ist die Prü fkörperhöhe welche 12 mm betragen sollte, bei diesem Test jedoch mit 20 mm durchgeführt wird um ein „durchschlagen“ der Probe und ein Messen des Untergrunds zu vermeiden). The rebound resilience of the moldings made from the foamed granules is above 55% (analogous to DIN 53512, April 2000; the deviation from the standard is the test body height, which should be 12 mm, but this test is carried out with 20 mm to avoid "punching through". of the sample and to avoid measuring the background).
Vorteilhaft liegt die Dichte der hergestellten Formteile zwischen 75 bis 375 kg/m3, vorzugsweise zwischen 100 bis 300 kg/m3, besonders bevorzugt zwischen 150 bis 200 kg/m3 (DIN EN ISO 845, Oktober 2009). The density of the moldings produced is advantageously between 75 and 375 kg/m 3 , preferably between 100 and 300 kg/m 3 , particularly preferably between 150 and 200 kg/m 3 (DIN EN ISO 845, October 2009).
Das Verhältnis der Dichte des Formteils zu der Schüttdichte der erfindungsgemäßen geschäumten Granulatebeträgt dabei im Allgemeinen zwischen 1 ,5 und 2,5, bevorzugt bei 1 ,8 bis 2,0. The ratio of the density of the molding to the bulk density of the foamed granules according to the invention is generally between 1.5 and 2.5, preferably 1.8 to 2.0.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin die Verwendung eines erfindungsgemäßen geschäumten Granulats für die Herstellung eines Formkörpers für Schuhsohlen, Teilen einer Schuhsohle, beispielsweise Schuhzwischensohlen, Schuheinlegesohlen, Schuhkombisohlen, Fahrradsätteln, Fahrradreifen, Dämpfungselementen, Polsterungen, Matratzen, Unterlagen, Griffen, Schutzfolien, Bauteilen im Automobilinnen- und -außenbereich, in Bällen und Sportgeräten oder als Bodenbelag und Wandverkleidung, insbesondere für Sportflächen, Leichtathletiklaufbahnen, Sporthallen, Kinderspielplätzen und Gehwegen. The subject matter of the invention is also the use of a foamed granulate according to the invention for the production of a molded body for shoe soles, parts of a shoe sole, for example shoe midsoles, shoe insoles, shoe combination soles, Bicycle saddles, bicycle tires, damping elements, upholstery, mattresses, underlays, handles, protective films, components in automobile interiors and exteriors, in balls and sports equipment or as floor coverings and wall coverings, especially for sports areas, athletic tracks, sports halls, children's playgrounds and sidewalks.
Gegenstand der Erfindung ist ferner auch die Verwendung der expandierten Partikel zur Herstellung von Schaumstoffen, sowie Schaumstoffe, erhältlich aus den expandierten Partikeln. The subject matter of the invention is also the use of the expanded particles for the production of foams, and also foams obtainable from the expanded particles.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung auch Formkörper, erhältlich oder erhalten gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers wie zuvor beschrieben. According to a further aspect, the present invention also relates to shaped bodies obtainable or obtained by the process according to the invention for producing a shaped body as described above.
Die erfindungsgemäßen Formkörper weisen neben guten mechanischen Eigenschaften eine hohe Bruchdehnung auf. Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung gemäß einer weiteren Ausführungsform auch einen Formkörper wie zuvor beschrieben, wobei der Formkörper eine Bruchdehnung von größer 100%, bestimmt gemäß DIN EN ISO 1798, aufweist. In addition to good mechanical properties, the moldings according to the invention have a high elongation at break. Accordingly, according to a further embodiment, the present invention also relates to a shaped body as described above, wherein the shaped body has an elongation at break of greater than 100%, determined according to DIN EN ISO 1798.
Erfindungsgemäß ist es möglich, durch die Verwendung der Zusammensetzung (Z1) bzw. die Kombination der thermoplastischen Elastomere (TPE-1) und (TPE-2) auch Formkörper mittels Dampfverschweißung unter Verwendung von härteren Materialien herzustellen und so beispielsweise Formkörper mit niedrigerer Dichte zu erhalten, die für Anwendungen beispielsweise im Schuhbereich vorteilhaft sind. According to the invention, by using the composition (Z1) or the combination of the thermoplastic elastomers (TPE-1) and (TPE-2), it is also possible to produce moldings by means of steam welding using harder materials and thus, for example, to obtain moldings with a lower density , which are advantageous for applications, for example in the shoe sector.
Weiterhin ist es erfindungsgemäß möglich, durch die Kombination der thermoplastischen Elastomere (TPE-1) und (TPE-2) die Materialeigenschaften wie beispielsweise viskoelastische Eigenschaften oder auch Steifigkeit in bestimmten Temperaturbereichen oder die Oberflächeneigenschaften wie beispielsweise Haptik und Lackierbarkeit gezielt einzustellen. It is also possible according to the invention to use the combination of the thermoplastic elastomers (TPE-1) and (TPE-2) to set the material properties such as viscoelastic properties or stiffness in certain temperature ranges or the surface properties such as haptics and paintability in a targeted manner.
Durch die erfindungsgemäß zugesetzten Blendkomponenten können Schaumstoffpartikel und Partikelschaumstoffe auf Basis von thermoplastischen Elastomeren, insbesondere thermoplastischen Polyurethanen (TPU) erhalten werden, die aus Einkomponentensystemen so nicht erhältlich oder herstellbar sind. The blend components added according to the invention make it possible to obtain foam particles and particle foams based on thermoplastic elastomers, in particular thermoplastic polyurethanes (TPU), which cannot be obtained or produced in this way from one-component systems.
Besonders durch die Kombination von niedrigschmelzenden, weichen Elastomeren mit kompatiblen höherschmelzenden, harten Elastomeren werden überraschenderweise vorteilhafte Produkte erhalten. Surprisingly, advantageous products are obtained in particular by combining low-melting, soft elastomers with compatible higher-melting, hard elastomers.
Die Kombination von überwiegend hochschmelzendem Elastomer mit einem geringeren Anteil an niedrigschmelzendem Elastomer zeigt besondere Vorteile in der Verarbeitung und Verschweißbarkeit mit Wasserdampf und der Herstellung von Formteilen. Die Kombination von überwiegend niedrigschmelzendem Elastomer mit einem geringeren Anteil an hochschmelzendem Elastomer zeigt besondere Vorteile in der zu erreichenden niedrigen Schüttdichte, die in einem Bauteil eine Gewichtsersparnis und damit einen Kosten- und Nutzenvorteil bedeutet. The combination of predominantly high-melting elastomer with a lower proportion of low-melting elastomer shows particular advantages in processing and weldability with steam and the production of molded parts. The combination of predominantly low-melting elastomer with a lower proportion of high-melting elastomer shows special advantages in the low bulk density that can be achieved, which means a weight saving in a component and thus a cost and benefit advantage.
Aufgrund der elastomeren Eigenschaften sind die erfindungsgemäßen Partikelschaumstoffe besonders für Anwendungen im Sport-, Schuh- und Komfortbereich geeignet. Due to the elastomeric properties, the particle foams according to the invention are particularly suitable for applications in the sports, shoe and comfort sectors.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung auch die Verwendung des erfindungsgemäßen geschäumten Granulats oder ein geschäumten Granulats erhältlich oder erhalten gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Schuhsohlen, Fahrradsätteln, Fahrradreifen, Dämpfungselementen, Polsterungen, Matratzen, Unterlagen, Griffen, Schutzfolien, in Bauteilen im Automobilinnen- und -außenbereich, in Bällen und Sportgeräten oder als Bodenbelag, insbesondere für Sportflächen, Leichtathletiklaufbahnen, Sporthallen, Kinderspielplätze und Gehwegen. According to a further aspect, the present invention also relates to the use of the foamed granules according to the invention or a foamed granules obtainable or obtained according to a method according to the invention for the production of shoe soles, bicycle saddles, bicycle tires, damping elements, padding, mattresses, underlays, handles, protective films, in components in the Automotive interiors and exteriors, in balls and sports equipment or as a floor covering, in particular for sports surfaces, athletics tracks, sports halls, children's playgrounds and sidewalks.
Vorteilhaft ist auch, dass die erfindungsgemäßen Schaumstoffe problemlos thermoplastisch recycelt werden können. Dazu werden beispielsweise die aufgeschäumten Materialien unter Verwendung eines Extruders mit einer Entgasungsvorrichtung extrudiert, wobei der Extrusion gegebenenfalls eine mechanische Zerkleinerung vorangehen kann. Danach können sie in der oben beschriebenen Weise wieder zu Schaumstoffen verarbeitet werden. It is also advantageous that the foams according to the invention can be thermoplastically recycled without any problems. For this purpose, for example, the foamed materials are extruded using an extruder with a degassing device, where the extrusion can optionally be preceded by mechanical comminution. They can then be processed back into foams in the manner described above.
Bevorzugt ist die Verwendung eines erfindungsgemäßen geschäumten Granulats für die Herstellung eines Formkörpers für Schuhsohlen, Teile einer Schuhsohle, beispielsweise Schuhzwischensohlen, Schuheinlegesohlen, Schuhkombisohlen, Fahrradsättel, Fahrradreifen, Dämpfungselemente, Polsterungen, Matratzen, Unterlagen, Griffe, Schutzfolien, oder Bauteile im Automobilinnen- und -außenbereich. Preference is given to using a foamed granulate according to the invention for the production of a molding for shoe soles, parts of a shoe sole, for example shoe midsoles, shoe insoles, shoe combination soles, bicycle saddles, bicycle tires, damping elements, padding, mattresses, underlays, handles, protective films, or components in automobile interiors and outdoor area.
Hierbei ist der Schuh vorzugsweise ein Straßenschuh, Sportschuh, Sandalen, Stiefel oder Sicherheitsschuh, besonders bevorzugt ein Sportschuh. In this case, the shoe is preferably a street shoe, sports shoe, sandals, boots or safety shoe, particularly preferably a sports shoe.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demnach auch ein Formkörper, wobei der Formkörper eine Schuhkombisohle für Schuhe ist, vorzugsweise für Straßenschuhe, Sportschuhe, Sandalen, Stiefel oder Sicherheitsschuhe, besonders bevorzugt Sportschuhe. A further object of the present invention is therefore also a shaped body, the shaped body being a combined shoe sole for shoes, preferably for street shoes, sports shoes, sandals, boots or safety shoes, particularly preferably sports shoes.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demnach auch ein Formkörper, wobei der Formkörper eine Zwischensohle für Schuhe ist, vorzugsweise für Straßenschuhe, Sportschuhe, Sandalen, Stiefel oder Sicherheitsschuhe, besonders bevorzugt Sportschuhe. A further object of the present invention is therefore also a shaped body, the shaped body being a midsole for shoes, preferably for street shoes, sports shoes, sandals, boots or safety shoes, particularly preferably sports shoes.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demnach auch ein Formkörper, wobei der Formkörper ein Einleger für Schuhe ist, vorzugsweise für Straßenschuhe, Sportschuhe, Sandalen, Stiefel oder Sicherheitsschuhe, besonders bevorzugt Sportschuhe. Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demnach auch ein Formkörper, wobei der Formkörper ein Polsterelement für Schuhe ist, vorzugsweise für Straßenschuhe, Sportschuhe, Sandalen, Stiefel oder Sicherheitsschuhe, besonders bevorzugt Sportschuhe. A further object of the present invention is therefore also a shaped body, the shaped body being an insert for shoes, preferably for street shoes, sports shoes, sandals, boots or safety shoes, particularly preferably sports shoes. A further object of the present invention is therefore also a shaped body, the shaped body being a cushioning element for shoes, preferably for street shoes, sports shoes, sandals, boots or safety shoes, particularly preferably sports shoes.
Hierbei kann das Polsterelement z.B. im Fersenbereich oder Vorderfußbereich verwendet werden. The padding element can be used in the heel area or forefoot area, for example.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher auch ein Schuh, in dem der erfindungsgemäße Formkörper als Mittelsohle, Zwischensohle oder Polsterung im z.B. Fersenbereich, Vorderfußbereich verwendet wird, wobei der Schuh vorzugsweise ein Straßenschuh, Sportschuh, Sandale, Stiefel oder Sicherheitsschuh ist, besonders bevorzugt ein Sportschuh ist. Another subject of the present invention is therefore also a shoe in which the molded body according to the invention is used as a midsole, midsole or padding in the heel area, forefoot area, for example, the shoe preferably being a street shoe, sports shoe, sandal, boot or safety shoe, particularly preferably a sports shoe is.
Die vorliegende Erfindung betrifft gemäß einem weiteren Aspekt auch ein Hybridmaterial, enthaltend eine Matrix aus einem Polymer (PM) und ein geschäumtes Granulat gemäß der vorliegenden Erfindung. Materialien, die ein geschäumtes Granulat und ein Matrixmaterial umfassen, werden im Rahmen dieser Erfindung als Hybridmaterialien bezeichnet. Dabei kann das Matrixmaterial aus einem kompakten Werkstoff oder ebenfalls aus einem Schaumstoff bestehen. According to a further aspect, the present invention also relates to a hybrid material containing a matrix made of a polymer (PM) and a foamed granulate according to the present invention. Materials which comprise a foamed granulate and a matrix material are referred to as hybrid materials in the context of this invention. The matrix material can consist of a compact material or also of a foam.
Als Matrixmaterial geeignete Polymere (PM) sind dem Fachmann an sich bekannt. Geeignet sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung beispielsweise Ethylen-Vinylacetat-Copolymere, Bindemittel auf Epoxid-Basis oder auch Polyurethane. Erfindungsgemäß geeignet sind dabei Polyurethan Schaumstoffe oder auch kompakte Polyurethane wie beispielsweise thermoplastische Polyurethane. Polymers (PM) suitable as matrix material are known per se to those skilled in the art. For example, ethylene-vinyl acetate copolymers, epoxy-based binders or also polyurethanes are suitable within the scope of the present invention. Polyurethane foams or also compact polyurethanes such as thermoplastic polyurethanes are suitable according to the invention.
Erfindungsgemäß wird das Polymer (PM) dabei so ausgewählt, dass eine ausreichende Haftung zwischen dem geschäumten Granulat und der Matrix gegeben ist um ein mechanisch stabiles Hybridmaterial zu erhalten. According to the invention, the polymer (PM) is selected in such a way that there is sufficient adhesion between the foamed granules and the matrix in order to obtain a mechanically stable hybrid material.
Dabei kann die Matrix das geschäumte Granulat ganz oder teilweise umgeben. Erfindungsgemäß kann das Hybridmaterial weitere Komponenten enthalten, beispielsweise weitere Füllstoffe oder auch Granulate. Erfindungsgemäß kann das Hybridmaterial auch Mischungen verschiedener Polymere (PM) enthalten. Das Hybridmaterial kann auch Mischungen geschäumter Granulate enthalten. The matrix can completely or partially surround the foamed granules. According to the invention, the hybrid material can contain other components, for example other fillers or granules. According to the invention, the hybrid material can also contain mixtures of different polymers (PM). The hybrid material can also contain mixtures of foamed granules.
Geschäumte Granulate, die neben dem geschäumten Granulat gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können, sind dem Fachmann an sich bekannt. Insbesondere geschäumte Granulate aus thermoplastischen Polyurethanen sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignet. Gemäß einer Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung demgemäß auch ein Hybridmaterial, enthaltend eine Matrix aus einem Polymer (PM), ein geschäumtes Granulat gemäß der vorliegenden Erfindung und ein weiteres geschäumtes Granulat aus einem thermoplastischen Polyurethan. Foamed granules which can be used in addition to the foamed granules according to the present invention are known per se to those skilled in the art. In particular, foamed granules of thermoplastic polyurethanes are suitable for the purposes of the present invention. According to one embodiment, the present invention accordingly also relates to a hybrid material containing a matrix made from a polymer (PM), a foamed granulate according to the present invention and a further foamed granulate made from a thermoplastic polyurethane.
Die Matrix besteht im Rahmen der vorliegenden Erfindung aus einem Polyemr (PM), Geeignet sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Matrixmaterial beispielsweise Elastomere oder Schaumstoffe, insbesondere Schaumstoffe auf Basis von Polyurethanen, beispielsweise Elastomer wie Ethylen-Vinylacetat-Copolymere oder auch thermoplastische Polyurethane. In the context of the present invention, the matrix consists of a polymer (PM). Suitable matrix materials in the context of the present invention are, for example, elastomers or foams, in particular foams based on polyurethanes, for example elastomers such as ethylene-vinyl acetate copolymers or also thermoplastic polyurethanes.
Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Hybridmaterial wie zuvor beschrieben, wobei das Polymer (PM) ein Elastomer ist. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Hybridmaterial wie zuvor beschrieben, wobei das Polymer (PM) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren und thermoplastischen Polyurethanen. Accordingly, the present invention also relates to a hybrid material as described above, in which the polymer (PM) is an elastomer. Furthermore, the present invention relates to a hybrid material as described above, wherein the polymer (PM) is selected from the group consisting of ethylene-vinyl acetate copolymers and thermoplastic polyurethanes.
Gemäß einer Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Hybridmaterial, enthaltend eine Matrix aus einem Ethylen-Vinylacetat-Copolymere und ein geschäumtes Granulat gemäß der vorliegenden Erfindung. According to one embodiment, the present invention also relates to a hybrid material containing a matrix of an ethylene-vinyl acetate copolymer and a foamed granulate according to the present invention.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung ein Hybridmaterial, enthaltend eine Matrix aus einem Ethylen-Vinylacetat-Copolymere, ein geschäumtes Granulat gemäß der vorliegenden Erfindung und ein weiteres geschäumtes Granulat, beispielsweise aus einem thermoplastischen Polyurethan. According to a further embodiment, the present invention relates to a hybrid material containing a matrix made from an ethylene-vinyl acetate copolymer, a foamed granulate according to the present invention and another foamed granulate, for example made from a thermoplastic polyurethane.
Gemäß einer Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung ein Hybridmaterial, enthaltend eine Matrix aus einem thermoplastischen Polyurethan und ein geschäumtes Granulat gemäß der vorliegenden Erfindung. According to one embodiment, the present invention relates to a hybrid material containing a matrix made of a thermoplastic polyurethane and a foamed granulate according to the present invention.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung ein Hybridmaterial, enthaltend eine Matrix aus einem thermoplastischen Polyurethan, ein geschäumtes Granulat gemäß der vorliegenden Erfindung und ein weiteres geschäumtes Granulat, beispielsweise aus einem thermoplastischen Polyurethan. According to a further embodiment, the present invention relates to a hybrid material containing a matrix made from a thermoplastic polyurethane, a foamed granulate according to the present invention and another foamed granulate, for example made from a thermoplastic polyurethane.
Geeignete thermoplastische Polyurethane sind dem Fachmann an sich bekannt. Geeignete thermoplastische Polyurethane werden beispielsweise beschrieben in "Kunststoffhandbuch, Band 7, Polyurethane", Carl Hanser Verlag, 3. Auflage 1993, Kapitel 3. Suitable thermoplastic polyurethanes are known per se to those skilled in the art. Suitable thermoplastic polyurethanes are described, for example, in "Plastics Manual, Volume 7, Polyurethane", Carl Hanser Verlag, 3rd edition 1993, Chapter 3.
Bevorzugt ist das Polymer (PM) im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Polyurethan. Polyurethan im Sinn der Erfindung umfasst alle bekannten elastischen Polyisocyanat- Polyadditionsprodukte. Diese umfassen insbesondere massive Polyisocyanat- Polyadditionsprodukte, wie viskoelastische Gele oder thermoplastische Polyurethane, und elastische Schaumstoffe auf Basis von Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten, wie Weichschaumstoffe, Halbhartschaumstoffe oder Integralschaumstoffe. Weiter sind unter Polyurethanen im Sinn der Erfindung elastische Polymerblends, enthaltend Polyurethane und weitere Polymere, sowie Schaumstoffe aus diesen Polymerblends zu verstehen. Vorzugsweise handelt es sich bei der Matrix um ein gehärtetes, kompaktes Polyurethanbindemittel, einen elastischen Polyurethanschaumstoff oder ein viskoelastisches Gel. In the context of the present invention, the polymer (PM) is preferably a polyurethane. For the purposes of the invention, polyurethane includes all known elastic polyisocyanate polyaddition products. These include, in particular, solid polyisocyanate polyadducts, such as viscoelastic gels or thermoplastic polyurethanes, and elastic foams based on polyisocyanate polyadducts, such as flexible foams, semirigid foams or integral skin foams. Next are below Polyurethanes in the context of the invention mean elastic polymer blends containing polyurethanes and other polymers, and foams made from these polymer blends. Preferably, the matrix is a cured compact polyurethane binder, a resilient polyurethane foam, or a viscoelastic gel.
Unter einem Polyurethanbindemittel wird dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Mischung verstanden, die zu mindestens 50 Gew.-%, vorzugsweise zu mindestens 80 Gew.-% und insbesondere zu mindestens 95 Gew.-% aus einem Isocyanatgruppen aufweisenden Prepolymer, im Folgenden als Isocyanatprepolymer bezeichnet, besteht. Dabei liegt die Viskosität des erfindungsgemässen Polyurethanbindemittels vorzugsweise in einem Bereich von 500 bis 4000 mPa.s, besonders bevorzugt von 1000 bis 3000 mPa.s, gemessen bei 25 °C nach DIN 53 018. In the context of the present invention, a polyurethane binder is understood to mean a mixture which consists of at least 50% by weight, preferably at least 80% by weight and in particular at least 95% by weight of a prepolymer containing isocyanate groups, hereinafter referred to as isocyanate prepolymer referred to, exists. The viscosity of the polyurethane binder according to the invention is preferably in a range from 500 to 4000 mPa.s, particularly preferably from 1000 to 3000 mPa.s, measured at 25° C. according to DIN 53 018.
Im Rahmen der Erfindung werden unter Polyurethan-Schaumstoffen Schaumstoffe gemäß DIN 7726 verstanden. In the context of the invention, polyurethane foams are foams according to DIN 7726.
Die Dichte des Matrixmaterials liegt vorzugsweise im Bereich von 1 ,2 bis 0,01 g/cm3. Besonders bevorzugt ist das Matrixmaterial ein elastischer Schaumstoff oder ein Integral-Schaumstoff mit einer Dichte im Bereich von 0,8 bis 0,1 g/cm3' insbesondere von 0,6 bis 0,3 g/cm3 oder kompaktes Material, beispielsweise ein gehärtetes Polyurethanbindemittel. The density of the matrix material is preferably in the range from 1.2 to 0.01 g/cm 3 . The matrix material is particularly preferably an elastic foam or an integral foam with a density in the range from 0.8 to 0.1 g/cm 3 , in particular from 0.6 to 0.3 g/cm 3 , or a compact material, for example a cured polyurethane binder.
Insbesondere Schaumstoffe sind als Matrixmaterial geeignet. Hybridmaterialien, die ein Matrixmaterial aus einem Polyurethan Schaumstoff enthalten, weisen vorzugsweise eine gute Haftung zwischen Matrixmaterial und geschäumtem Granulat auf. Foams in particular are suitable as matrix material. Hybrid materials that contain a matrix material made from a polyurethane foam preferably exhibit good adhesion between the matrix material and the foamed granules.
Gemäß einer Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Hybridmaterial, enthaltend eine Matrix aus einem Polyurethanschaum und ein geschäumtes Granulat gemäß der vorliegenden Erfindung. According to one embodiment, the present invention also relates to a hybrid material containing a matrix of a polyurethane foam and a foamed granulate according to the present invention.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung ein Hybridmaterial, enthaltend eine Matrix aus einem Polyurethanschaum, ein geschäumtes Granulat gemäß der vorliegenden Erfindung und ein weiteres geschäumtes Granulat, beispielsweise aus einem thermoplastischen Polyurethan. According to a further embodiment, the present invention relates to a hybrid material containing a matrix made from a polyurethane foam, a foamed granulate according to the present invention and another foamed granulate, for example made from a thermoplastic polyurethane.
Gemäß einer Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung ein Hybridmaterial, enthaltend eine Matrix aus einem Polyurethan Integralschaum und ein geschäumtes Granulat gemäß der vorliegenden Erfindung. According to one embodiment, the present invention relates to a hybrid material containing a matrix made of a polyurethane integral foam and a foamed granulate according to the present invention.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung ein Hybridmaterial, enthaltend eine Matrix aus einem Polyurethan Integralschaum, ein geschäumtes Granulat gemäß der vorliegenden Erfindung und ein weiteres geschäumtes Granulat, beispielsweise aus einem thermoplastischen Polyurethan. Ein erfindungsgemäßes Hybridmaterial, enthaltend ein Polymer (PM) als Matrix und ein erfindungsgemäßes geschäumtes Granulat kann beispielsweise hergestellt werden, indem die zur Herstellung des Polymers (PM) eingesetzten Komponenten und das geschäumte Granulat gegebenenfalls mit weiteren Komponenten vermischt und zum Hybridmaterial umsetzt werden, wobei die Umsetzung vorzugsweise unter Bedingungen erfolgt, unter denen das geschäumte Granulat im Wesentlichen stabil ist. According to a further embodiment, the present invention relates to a hybrid material containing a matrix made from a polyurethane integral foam, a foamed granulate according to the present invention and another foamed granulate, for example made from a thermoplastic polyurethane. A hybrid material according to the invention, containing a polymer (PM) as a matrix and foamed granules according to the invention, can be produced, for example, by mixing the components used to produce the polymer (PM) and the foamed granules, if appropriate with other components, and reacting them to form the hybrid material, the Reaction preferably takes place under conditions under which the foamed granules are essentially stable.
Geeignete Verfahren und Reaktionsbedingungen zur Herstellung des Polymers (PM), insbesondere eines Ethylen-Vinylacetat-Copolymers oder eines Polyurethans sind dem Fachmann an sich bekannt. Suitable processes and reaction conditions for preparing the polymer (PM), in particular an ethylene-vinyl acetate copolymer or a polyurethane, are known per se to those skilled in the art.
In einer bevorzugten Ausführungsform stellen die erfindungsgemäßen Hybridmaterialien Integralschaumstoffe, insbesondere Integralschaumstoffe auf Basis von Poyurethanen dar. Geeignete Verfahren zur Herstellung von Integralschaumstoffen sind dem Fachmann an sich bekannt. Die Integralschaumstoffe werden vorzugsweise nach dem one-shot-Verfahren mit Hilfe der Niederdruck oder Hochdrucktechnik in geschlossenen, zweckmässigerweise temperierten Formwerkzeugen hergestellt. Die Formwerkzeuge bestehen gewöhnlich aus Metall, z.B. Aluminium oder Stahl. Diese Verfahrensweisen werden beispielsweise beschrieben von Piechota und Röhr in "Integralschaumstoff, Carl-Hanser-Verlag, München, Wien, 1975, oder im Kunststoff-Handbuch, Band 7, Polyurethane, 3. Auflage, 1993, Kapitel 7. In a preferred embodiment, the hybrid materials according to the invention are integral skin foams, in particular integral skin foams based on polyurethanes. Suitable methods for producing integral skin foams are known per se to those skilled in the art. The integral skin foams are preferably produced by the one-shot process using low-pressure or high-pressure technology in closed, suitably temperature-controlled molds. The molds are usually made of metal, such as aluminum or steel. These procedures are described, for example, by Piechota and Röhr in "Integral foam, Carl-Hanser-Verlag, Munich, Vienna, 1975, or in Kunststoff-Handbuch, Volume 7, Polyurethane, 3rd edition, 1993, Chapter 7.
Sofern das erfindungsgemäße Hybridmaterial einen Integralschaumstoff umfasst, wird die Menge des in das Formwerkzeug eingebrachten Reaktionsgemisches so bemessen, dass die erhaltenen Formkörper aus Integralschaumstoffen eine Dichte von 0,08 bis 0,70 g/cm3, insbesondere von 0,12 bis 0,60 g/cm3 aufweisen. Die Verdichtungsgrade zur Herstellung der Formkörper mit verdichteter Randzone und zelligem Kern liegen im Bereich von 1 ,1 bis 8,5, vorzugsweise von 2,1 bis 7,0. If the hybrid material according to the invention comprises an integral foam, the amount of reaction mixture introduced into the mold is such that the moldings obtained from integral foams have a density of 0.08 to 0.70 g/cm 3 , in particular 0.12 to 0.60 g/ cm3 . The degrees of compaction for producing the shaped bodies with a compacted edge zone and a cellular core are in the range from 1.1 to 8.5, preferably from 2.1 to 7.0.
Somit ist es möglich, Hybridmaterialien mit einer Matrix aus einem Polymer (PM) und darin enthaltenen dem erfindungsgemäßen geschäumten Granulat herzustellen, bei denen eine homogene Verteilung der geschäumten Partikel vorliegt. Das erfindungsgemäße geschäumte Granulat kann leicht in einem Verfahren zur Herstellung eines Hybridmaterials eingesetzt werden, da die einzelnen Partikel aufgrund ihrer geringen Größe rieselfähig sind und keine speziellen Anforderungen an die Verarbeitung stellen. Dabei können Techniken zur homogenen Verteilung des geschäumten Granulats wie langsame Rotation der Form, angewandt werden. It is thus possible to produce hybrid materials with a matrix of a polymer (PM) and the foamed granules according to the invention contained therein, in which there is a homogeneous distribution of the foamed particles. The foamed granules according to the invention can easily be used in a process for producing a hybrid material, since the individual particles are free-flowing due to their small size and do not place any special demands on processing. Techniques for homogeneous distribution of the foamed granules, such as slow rotation of the mold, can be used.
Der Reaktionsmischung zur Herstellung der erfindungsgemäßen Hybridmaterialien können gegebenenfalls auch noch Hilfsmittel und/oder Zusatzstoffe zugegeben werden. Genannt seien beispielsweise oberflächenaktive Substanzen, Schaumstabilisatoren, Zellregler, Trennmittel, Fü llstoffe, Farbstoffe, Pigmente, Hydrolyseschutzmittel, geruchsabsorbierende Substanzen und fungistatische und bakteriostatisch wirkende Substanzen. Als oberflächenaktive Substanzen kommen z.B. Verbindungen in Betracht, welche zur Unterstü tzung der Homogenisierung der Ausgangsstoffe dienen und gegebenenfalls auch geeignet sind, die Zellstruktur zu regulieren. Genannt seien beispielsweise Emulgatoren, wie die Natriumsalze von Ricinusölsulfaten oder von Fettsäuren, sowie Salze von Fettsäuren mit Aminen, z.B. ölsaures Diethylamin, stearinsaures Diethanolamin, ricinolsaures Diethanolamin, Salze von Sulfonsäuren, z.B. Alkalioder Ammoniumsalze von Dodecylbenzoloder Dinaphthylmethandisulfonsäure und Ricinolsäure; Schaumstabilisatoren, wie Siloxan- Oxalkylen-Mischpolymerisate und andere Organopolysiloxane, oxethylierte Alkylphenole, oxethylierte Fettalkohole, Paraffinöle, Ricinusölbzw. Ricinolsäureester, Türkischrotöl und Erdnussöl, und Zellregler, wie Paraffine, Fettalkohole und Dimethylpolysiloxane. Zur Verbesserung der Emulgierwirkung, der Zellstruktur und/oder Stabilisierung des Schaumes eignen sich ferner Oligomere Acrylate mit Polyoxyalkylenund Fluoralkanresten als Seitengruppen. If appropriate, auxiliaries and/or additives can also be added to the reaction mixture for the production of the hybrid materials according to the invention. Mention may be made, for example, of surface-active substances, foam stabilizers, cell regulators, release agents, fillers, dyes, pigments, hydrolysis inhibitors, odor-absorbing substances and fungistatic and bacteriostatic substances. Suitable surface-active substances are, for example, compounds which serve to support the homogenization of the starting materials and may also be suitable for regulating the cell structure. Mention may be made, for example, of emulsifiers, such as the sodium salts of castor oil sulfates or fatty acids, and salts of fatty acids with amines, for example diethylamine oleate, diethanolamine stearate, diethanolamine ricinoleate, salts of sulfonic acids, for example alkali metal or ammonium salts of dodecylbenzene or dinaphthylmethanedisulfonic acid and ricinoleic acid; Foam stabilizers, such as siloxane-oxyalkylene copolymers and other organopolysiloxanes, ethoxylated alkylphenols, ethoxylated fatty alcohols, paraffin oils, castor oil or. ricinoleic acid esters, Turkish red oil and peanut oil, and cell regulators such as paraffins, fatty alcohols and dimethylpolysiloxanes. Oligomeric acrylates with polyoxyalkylene and fluoroalkane radicals as side groups are also suitable for improving the emulsifying effect, the cell structure and/or stabilizing the foam.
Als geeignete Trennmittel seien beispielhaft genannt: Umsetzungsprodukte von Fettsäureestern mit Polyisocyanaten, Salze aus Aminogruppen enthaltenden Polysiloxanen und Fettsäuren, Salze aus gesättigten oder ungesättigten (cyclo)aliphatischen Carbonsäuren mit mindestens 8 C-Atomen und tertiären Aminen sowie insbesondere innere Trennmittel, wie Carbonsäureester und/oder -amide, hergestellt durch Veresterung oder Amidierung einer Mischung aus Montansäure und mindestens einer aliphatisehen Carbonsäure mit mindestens 10 C-Atomen mit mindestens difunktionellen Alkanolaminen, Polyolen und/oder Polyaminen mit Molekulargewichten von 60 bis 400 g/mol, Gemischen aus organischen Aminen, Metallsalzen der Stearinsäure und organischen Monound/oder Dicarbonsäuren oder deren Anhydride oder Gemischen aus einer Iminoverbindung, dem Metallsalz einer Carbonsäure und gegebenenfalls einer Carbonsäure. Examples of 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 acid 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 carbon atoms with at least difunctional alkanolamines, polyols and/or polyamines with molecular weights of 60 to 400 g/mol, mixtures of organic amines, metal salts of Stearic acid and organic mono and/or dicarboxylic acids or their anhydrides or mixtures of an imino compound, the metal salt of a carboxylic acid and optionally a carboxylic acid.
Als Füllstoffe, insbesondere verstärkend wirkende Füllstoffe, sind die an sich bekannten, ü blichen organischen und anorganischen Füllstoffe, Verstärkungsmittel, Beschwerungsmittel, Mittel zur Verbesserung des Abriebverhaltens in Anstrichfarben, Beschichtungsmittel usw. zu verstehen. Im Einzelnen seien beispielhaft genannt: anorganische Füllstoffe wie silikatische Mineralien, beispielsweise Schichtsilikate wie Antigorit, Bentonit, Serpentin, Hornblenden, Amphibole, Chrisotil, Talkum; Metalloxide, wie Kaolin, Aluminiumoxide, Titanoxide, Zinkoxid und Eisenoxide, Metallsalze wie Kreide, Schwerspat und anorganische Pigmente, wie Cadmiumsulfid, Zinksulfid sowie Glas u.a. Vorzugsweise verwendet werden Kaolin (China Clay), Aluminiumsilikat und Copräzipitate aus Bariumsulfat und Aluminiumsilikat sowie natürliche und synthetische faserförmige Mineralien wie Wollastonit, Metallund insbesondere Glasfasern verschiedener Länge, die gegebenenfalls geschlichtet sein können. Als organische Füllstoffe kommen beispielsweise in Betracht: Russ, Melamin, Kollophonium, Cyclopentadienylharze und Pfropfpolymerisate sowie Cellulosefasern, Polyamid-, Polyacrylnitril-, Polyurethan-, Polyesterfasern auf der Grundlage von aromatischen und/oder aliphatischen Dicarbonsäureestern und insbesondere Kohlenstofffasern. Die anorganischen und organischen Füllstoffe können einzeln oder als Gemische verwendet werden. Fillers, in particular fillers with a reinforcing effect, are to be understood as meaning the customary organic and inorganic fillers, reinforcing agents, weighting agents, agents for improving the abrasion behavior in paints, coating agents, etc. which are known per se. Specific examples which may be mentioned are: inorganic fillers such as silicate minerals, for example phyllosilicates such as antigorite, bentonite, serpentine, hornblende, amphibole, chrisotile, talc; Metal oxides such as kaolin, aluminum oxide, titanium oxide, zinc oxide and iron oxide, metal salts such as chalk, barite and inorganic pigments such as cadmium sulfide, zinc sulfide and glass, etc. Preferably used are kaolin (china clay), aluminum silicate and co-precipitates of barium sulfate and aluminum silicate as well as natural and synthetic fibrous Minerals such as wollastonite, metal and in particular glass fibers of various lengths, which may or may not be sized. Suitable organic fillers are, for example: carbon black, melamine, rosin, cyclopentadienyl resins and graft polymers and cellulose fibers, polyamide, polyacrylonitrile, polyurethane and polyester fibers based on aromatic and/or aliphatic dicarboxylic acid esters and in particular carbon fibers. The inorganic and organic fillers can be used individually or as mixtures.
In einem erfindungsgemäßen Hybridmaterial beträgt der Volumenanteil des geschäumten Granulats vorzugsweise 20 Volumenprozent und mehr, besonders bevorzugt 50 Volumenprozent und mehr bevorzugt 80 Volumenprozent und mehr und insbesondere 90 Volumenprozent und mehr, jeweils bezogen auf das Volumen des erfindungsgemäßen Hybridsystems. In a hybrid material according to the invention, the volume fraction of the foamed granules is preferably 20 percent by volume and more, particularly preferably 50 percent by volume and more preferably 80 percent by volume and more and in particular 90 percent by volume and more, based in each case on the volume of the hybrid system according to the invention.
Die erfindungsgemäßen Hybridmaterialien, insbesondere Hybridmaterialien mit einer Matrix aus zelligem Polyurethan, zeichnen sich durch eine sehr gute Haftung des Matrixmaterials mit dem erfindungsgemäßen geschäumten Granulat aus. Dabei reißt ein erfindungsgemäßes Hybridmaterial vorzugsweise nicht an der Grenzfläche von Matrixmaterial und geschäumtem Granulat. Dadurch ist es möglich, Hybridmaterialien herzustellen, die gegenüber konventionellen Polymermaterialien, insbesondere konventionellen Polyurethanmaterialien bei gleicher Dichte verbesserte mechanische Eigenschaften, wie Weiterreißfestigkeit und Elastizität haben. The hybrid materials according to the invention, in particular hybrid materials with a matrix of cellular polyurethane, are characterized by very good adhesion of the matrix material to the foamed granulate according to the invention. A hybrid material according to the invention preferably does not tear at the interface between matrix material and foamed granules. This makes it possible to produce hybrid materials which, with the same density, have improved mechanical properties, such as tear propagation resistance and elasticity, compared to conventional polymer materials, in particular conventional polyurethane materials.
Die Elastizität erfindungsgemäßer Hybridmaterialien in Form von Integralschaumstoffen ist vorzugsweise grösser 40 % und besonders bevorzugt grösser 50 % nach DIN 53512. The elasticity of hybrid materials according to the invention in the form of integral foams is preferably greater than 40% and particularly preferably greater than 50% according to DIN 53512.
Weiter zeigen die erfindungsgemäßen Hybridmaterialien, insbesondere solche auf Basis von Integral-Schaumstoffen hohe Rückprallelastizitäten bei geringer Dichte. Insbesondere Integralschaumstoffe auf Basis erfindungsgemäßer Hybridmaterialien eignen sich daher hervorragend als Materialien für Schuhsohlen. Dadurch werden leichte und komfortable Sohlen mit guten Haltbarkeitseigenschaften erhalten. Solche Materialien sind insbesondere als Zwischensohlen für Sportschuhe geeignet. Furthermore, the hybrid materials according to the invention, in particular those based on integral foams, show high rebound resilience at low density. In particular, integral skin foams based on hybrid materials according to the invention are therefore outstandingly suitable as materials for shoe soles. As a result, light and comfortable soles with good durability properties are obtained. Such materials are particularly suitable as midsoles for sports shoes.
Die erfindungsgemäßen Hybridmaterialien mit einer zelligen Matrix sind beispielsweise geeignet für Polsterungen, beispielsweise von Möbeln, und Matratzen. The hybrid materials according to the invention with a cellular matrix are suitable, for example, for padding, for example of furniture, and mattresses.
Hybridmaterialien mit einer Matrix aus einem viskoelastischen Gel zeichnen sich speziell durch eine erhöhte Viskoelastizität und verbesserte elastische Eigenschaften aus. Diese Materialien eignen sich somit ebenfalls als Polsterungsmaterialien, beispielsweise für Sitze, speziell Sattel wie Fahrradsattel oder Motorradsattel. Hybrid materials with a matrix of viscoelastic gel are characterized by increased viscoelasticity and improved elastic properties. These materials are therefore also suitable as upholstery materials, for example for seats, especially saddles such as bicycle saddles or motorcycle saddles.
Hybridmaterialien mit einer kompakten Matrix sind beispielsweise als Bodenbeläge, insbesondere als Belag für Spielplätze, Leichtathletiklaufbahnen, Sportfelder und Sporthallen, geeignet. Die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Hybridmaterialien können abhängig vom eingesetzten Polymer (PM) in weiten Bereichen variieren und lassen sich insbesondere durch eine Variation von Größe, Gestalt und Beschaffenheit des expandierten Granulats, oder auch die Zugabe weiterer Zusatzstoffe, beispielsweise auch weiterer nicht geschäumter Granulate wie Kunststoffgranulate, beispielsweise Gummigranulat, in weiten Grenzen variiert werden. Hybrid materials with a compact matrix are suitable, for example, as floor coverings, in particular as coverings for playgrounds, athletic tracks, sports fields and sports halls. The properties of the hybrid materials according to the invention can vary widely depending on the polymer (PM) used and can be achieved in particular by varying the size, shape and nature of the expanded granules, or by adding other additives, for example other non-foamed granules such as plastic granules, for example rubber granules, can be varied within wide limits.
Die erfindungsgemäßen Hybridmaterialien weisen eine hohe Haltbarkeit und Belastbarkeit auf, die sich insbesondere durch eine hohe Zugfestigkeit und Bruchdehnung bemerkbar macht. Dar über hinaus weisen erfindungsgemäße Hybridmaterialien eine geringe Dichte auf. The hybrid materials according to the invention have a high level of durability and resilience, which is particularly evident in the high tensile strength and elongation at break. In addition, hybrid materials according to the invention have a low density.
Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind den Ansprüchen und den Beispielen zu entnehmen. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend erläuterten Merkmale des erfindungsgemäßen Gegenstandes/Verfahren/Verwendungen nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. So ist z. B. auch die Kombination von einem bevorzugten Merkmal mit einem besonders bevorzugten Merkmal, oder eines nicht weiter charakterisierten Merkmals mit einem besonders bevorzugten Merkmal etc. implizit umfasst auch wenn diese Kombination nicht ausdrückliche erwähnt wird. Further embodiments of the present invention can be found in the claims and the examples. It goes without saying that the features of the object/method/uses according to the invention mentioned above and explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations, without departing from the scope of the invention. So e.g. B. also implicitly includes the combination of a preferred feature with a particularly preferred feature, or an uncharacterized feature with a particularly preferred feature, etc., even if this combination is not expressly mentioned.
Im Folgenden sind beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung aufgeführt, wobei diese die vorliegende Erfindung nicht einschränken. Insbesondere umfasst die vorliegende Erfindung auch solche Ausführungsformen, die sich aus den im Folgenden angegebenen Rückbezügen und damit Kombinationen ergeben. Insbesondere wird darauf hingewiesen, dass sofern ein Bereich von Ausführungsformen erwähnt wird, beispielsweise im Zusammenhang mit dem Ausdruck „gemäß einer der Ausführungsformen (1) bis (4)“, jede der Ausführungsformen in diesem Bereich explizit offenbart sein soll. Die Formulierung wird als für den Fachmann synonym zu dem Ausdruck „gemäß einer der Ausführungsformen (1), (2), (3) und (4)“ angesehen. Es wird explizit festgestellt, dass die folgenden Ausführungsformen nicht die Patentansprüche darstellen, sondern einen strukturierten Teil der Beschreibung, der allgemeine und bevorzugte Aspekte der vorliegenden Erfindung betrifft. The following are exemplary embodiments of the present invention, which do not limit the present invention. In particular, the present invention also includes those embodiments that result from the back-references given below and combinations thereof. In particular, it is noted that where a range of embodiments is mentioned, for example in connection with the phrase “according to any one of embodiments (1) to (4)”, each of the embodiments in that range is intended to be explicitly disclosed. The wording is considered to be synonymous for the person skilled in the art with the expression “according to one of the embodiments (1), (2), (3) and (4)”. It is explicitly stated that the following embodiments do not constitute the patent claims, but rather a structured part of the description concerning general and preferred aspects of the present invention.
Eine Ausführungsform (1) der vorliegenden Erfindung betrifft ein geschäumtes Granulat bestehend aus einer Zusammensetzung (Z1), wobei die Zusammensetzung mindestens ein thermoplastisches Elastomer (TPE-1) mit einer Shore D Härte im Bereich von 20 bis 90 enthält und ein zweites thermoplastisches Elastomer (TPE-2). An embodiment (1) of the present invention relates to a foamed granulate consisting of a composition (Z1), wherein the composition contains at least one thermoplastic elastomer (TPE-1) with a Shore D hardness in the range from 20 to 90 and a second thermoplastic elastomer ( TPE-2).
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform (2), die Ausführungsform (1) konkretisiert, betrifft das geschäumte Granulat aus einer Zusammensetzung (Z1) gemäß Ausführungsformen (1), wobei das thermoplastische Elastomer (TPE-1) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus thermoplastischen Polyurethanen, thermoplastischen Polyetheramiden, thermoplastischen Copolyesterelastomeren, Polyetherestern, Polyesterestern oder thermoplastischen Styrol Butadien-Blockcopolymeren. A further preferred embodiment (2), which specifies embodiment (1), relates to the foamed granules from a composition (Z1) according to embodiment (1), wherein the thermoplastic elastomer (TPE-1) is selected from the group consisting of thermoplastic polyurethanes, thermoplastic polyetheramides, thermoplastic copolyester elastomers, polyetheresters, polyesteresters or thermoplastic styrene butadiene block copolymers.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform (3), die Ausführungsform (1) oder (2) konkretisiert, betrifft das geschäumte Granulat aus einer Zusammensetzung (Z1) gemäß einer der Ausführungsformen (1) oder (2), wobei das thermoplastische Elastomer (TPE-1) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus thermoplastischen Polyurethanen, thermoplastischen Polyetheramiden, oder thermoplastischen Copolyesterelastomeren. Another preferred embodiment (3), which substantiates embodiment (1) or (2), relates to the foamed granules of a composition (Z1) according to one of embodiments (1) or (2), wherein the thermoplastic elastomer (TPE-1) is selected from the group consisting of thermoplastic polyurethanes, thermoplastic polyetheramides, or thermoplastic copolyester elastomers.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform (4), die Ausführungsformen (1) bis (3) konkretisiert, betrifft das geschäumte Granulat aus einer Zusammensetzung (Z1) gemäß einer der Ausführungsformen (1) bis (3), wobei das thermoplastische Elastomer (TPE-1) ein thermoplastisches Polyurethan ist. Another preferred embodiment (4), which substantiates embodiments (1) to (3), relates to the foamed granules of a composition (Z1) according to one of embodiments (1) to (3), wherein the thermoplastic elastomer (TPE-1) is a thermoplastic polyurethane.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform (5), die Ausführungsformen (1) bis (4) konkretisiert, betrifft das geschäumte Granulat aus einer Zusammensetzung (Z1) gemäß einer der Ausführungsformen (1) bis (4), wobei das thermoplastische Elastomer (TPE-2) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus thermoplastischen Polyurethanen, thermoplastischen Polyetheramiden, Polyetherestern, Polyesterestern oder thermoplastischen Styrol Butadien- Blockcopolymeren. Another preferred embodiment (5), which substantiates embodiments (1) to (4), relates to the foamed granules of a composition (Z1) according to one of embodiments (1) to (4), wherein the thermoplastic elastomer (TPE-2) is selected from the group consisting of thermoplastic polyurethanes, thermoplastic polyetheramides, polyetheresters, polyesteresters or thermoplastic styrene butadiene block copolymers.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform (6), die Ausführungsformen (1) bis (5) konkretisiert, betrifft das geschäumte Granulat aus einer Zusammensetzung (Z1) gemäß einer der Ausführungsformen (1) bis (5), wobei das thermoplastische Elastomer (TPE-2) einen Hartsegmentgehalt von kleiner als 25% aufweist. Another preferred embodiment (6), which substantiates embodiments (1) to (5), relates to the foamed granules of a composition (Z1) according to one of embodiments (1) to (5), wherein the thermoplastic elastomer (TPE-2) has a hard segment content of less than 25%.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform (7), die Ausführungsformen (1) bis (6) konkretisiert, betrifft das geschäumte Granulat aus einer Zusammensetzung (Z1) gemäß einer der Ausführungsformen (1) bis (6), wobei die Geschlossenzelligkeit des Schaumes größer als 60% ist, bestimmt gemäß DIN ISO 4590:2016. A further preferred embodiment (7), which substantiates embodiments (1) to (6), relates to the foamed granules from a composition (Z1) according to one of embodiments (1) to (6), the closed-cell content of the foam being greater than 60% is determined according to DIN ISO 4590:2016.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform (8), die Ausführungsformen (1) bis (7) konkretisiert, betrifft das geschäumte Granulat aus einer Zusammensetzung (Z1) gemäß einer der Ausführungsformen (1) bis (7), wobei die Partikel bestimmt an der schmälsten Stelle einen mittleren Durchmesser im Bereich von 1 mm bis 20 mm aufweisen, gemessen mittels Skalenmikroskop. Another preferred embodiment (8), which substantiates embodiments (1) to (7), relates to the foamed granules of a composition (Z1) according to one of embodiments (1) to (7), the particles being determined at the narrowest point have an average diameter in the range from 1 mm to 20 mm, measured using a graduated microscope.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform (9) der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Granulats, bevorzugt gemäß einer der Ausführungsformen (1) bis (8), umfassend die Schritte A further preferred embodiment (9) of the invention relates to a method for producing a foamed granulate, preferably according to one of the embodiments (1) to (8), comprising the steps
(i) Bereitstellen einer Zusammensetzung (Z1) in Form eines Granulats, wobei die Zusammensetzung mindestens ein thermoplastisches Elastomer (TPE-1) mit einer Shore D Härte im Bereich von 20 bis 90 enthält und ein zweites thermoplastisches Elastomer (TPE-2); (i) providing a composition (Z1) in the form of granules, the composition containing at least one thermoplastic elastomer (TPE-1). a Shore D hardness in the range of 20 to 90 and a second thermoplastic elastomer (TPE-2);
(ii) Herstellen eines geschäumten Granulats aus dem gemäß Schritt (i) bereitgestellten Granulat. (ii) producing a foamed granulate from the granulate provided according to step (i).
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform (10), die Ausführungsform (9) konkretisiert, betrifft das Verfahren gemäß Ausführungsform (9), wobei das thermoplastische Elastomer (TPE-1) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus thermoplastischen Polyurethanen, thermoplastischen Polyetheramiden, thermoplastischen Copolyesterelastomeren, Polyetherestern, Polyesterestern oder thermoplastischen Styrol Butadien-Blockcopolymeren. Another preferred embodiment (10), which specifies embodiment (9), relates to the method according to embodiment (9), wherein the thermoplastic elastomer (TPE-1) is selected from the group consisting of thermoplastic polyurethanes, thermoplastic polyetheramides, thermoplastic copolyester elastomers, polyether esters , polyester esters or thermoplastic styrene butadiene block copolymers.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform (11), die Ausführungsform (9) oder (10) konkretisiert, betrifft das Verfahren gemäß Ausführungsform (9) oder (10), wobei das thermoplastische Elastomer (TPE-1) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus thermoplastischen Polyurethanen, thermoplastischen Polyetheramiden, oder thermoplastischen Copolyesterelastomeren. Another preferred embodiment (11), which specifies embodiment (9) or (10), relates to the method according to embodiment (9) or (10), where the thermoplastic elastomer (TPE-1) is selected from the group consisting of thermoplastic polyurethanes , thermoplastic polyetheramides, or thermoplastic copolyester elastomers.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform (12), die Ausführungsformen (9) bis (11) konkretisiert, betrifft das Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen (9) bis (11), wobei das thermoplastische Elastomer (TPE-1) ein thermoplastisches Polyurethan ist. Another preferred embodiment (12), which specifies embodiments (9) to (11), relates to the method according to one of embodiments (9) to (11), where the thermoplastic elastomer (TPE-1) is a thermoplastic polyurethane.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform (13), die Ausführungsformen (9) bis (12) konkretisiert, betrifft das Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen (9) bis (12), wobei das thermoplastische Elastomer (TPE-2) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus thermoplastischen Polyurethanen, thermoplastischen Polyetheramiden, Polyetherestern, Polyesterestern oder thermoplastischen Styrol Butadien-Blockcopolymeren. Another preferred embodiment (13), which specifies embodiments (9) to (12), relates to the method according to one of embodiments (9) to (12), wherein the thermoplastic elastomer (TPE-2) is selected from the group consisting of thermoplastic polyurethanes, thermoplastic polyetheramides, polyetheresters, polyesteresters or thermoplastic styrene butadiene block copolymers.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform (14), die Ausführungsformen (9) bis (13) konkretisiert, betrifft das Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen (9) bis (13), wobei das thermoplastische Elastomer (TPE-2) einen Hartsegmentgehalt von kleiner als 25% aufweist. Another preferred embodiment (14), which substantiates embodiments (9) to (13), relates to the method according to one of embodiments (9) to (13), wherein the thermoplastic elastomer (TPE-2) has a hard segment content of less than 25% having.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform (15), die Ausführungsformen (9) bis (14) konkretisiert, betrifft das Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen (9) bis (14), wobei die Geschlossenzelligkeit des Schaumes größer als 60% ist, bestimmt gemäß DIN ISO 4590:2016. Another preferred embodiment (15), which substantiates embodiments (9) to (14), relates to the method according to one of embodiments (9) to (14), wherein the closed cell content of the foam is greater than 60%, determined according to DIN ISO 4590 :2016.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform (16), die Ausführungsformen (9) bis (15) konkretisiert, betrifft das Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen (9) bis (15), wobei die Partikel bestimmt an der schmälsten Stelle einen mittleren Durchmesser im Bereich von 1 mm bis 20 mm aufweisen, gemessen mittels Skalenmikroskop. Another preferred embodiment (16), which specifies embodiments (9) to (15), relates to the method according to one of embodiments (9) to (15), the particles having an average diameter in the range of 1 mm at the narrowest point up to 20 mm, measured using a scale microscope.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform (17) der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers umfassend die Schritte (a) Bereitstellen eines geschäumten Granulats, bevorzugt eines geschäumten Granulats gemäß einer der Ausführungsformen (1) bis (8), bestehend aus einer Zusammensetzung (Z1), wobei die Zusammensetzung mindestens ein thermoplastisches Elastomer (TPE-1) mit einer Shore D Härte im Bereich von 20 bis 90 enthält und ein zweites thermoplastisches Elastomer (TPE-2); A further preferred embodiment (17) of the invention relates to a method for producing a shaped body comprising the steps (a) Providing foamed granules, preferably foamed granules according to one of embodiments (1) to (8), consisting of a composition (Z1), wherein the composition comprises at least one thermoplastic elastomer (TPE-1) with a Shore D hardness of im range of 20 to 90 and a second thermoplastic elastomer (TPE-2);
(b) Herstellen eines Formkörpers aus dem gemäß Schritt (a) bereitgestellten geschäumten Granulat. (b) Production of a shaped body from the foamed granulate provided according to step (a).
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform (18), die Ausführungsform(17) konkretisiert, betrifft das Verfahren gemäß Ausführungsform (17), wobei das thermoplastische Elastomer (TPE-1) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus thermoplastischen Polyurethanen, thermoplastischen Polyetheramiden, thermoplastischen Copolyesterelastomeren, Polyetherestern, Polyesterestern oder thermoplastischen Styrol Butadien-Blockcopolymeren. Another preferred embodiment (18), which specifies embodiment (17), relates to the method according to embodiment (17), wherein the thermoplastic elastomer (TPE-1) is selected from the group consisting of thermoplastic polyurethanes, thermoplastic polyetheramides, thermoplastic copolyester elastomers, polyether esters , polyester esters or thermoplastic styrene butadiene block copolymers.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform (19), die Ausführungsformen (17) bis (18) konkretisiert, betrifft das Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen (17) bis (18), wobei das thermoplastische Elastomer (TPE-1) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus thermoplastischen Polyurethanen, thermoplastischen Polyetheramiden, oder thermoplastischen Copolyesterelastomeren. Another preferred embodiment (19), which specifies embodiments (17) to (18), relates to the method according to one of embodiments (17) to (18), wherein the thermoplastic elastomer (TPE-1) is selected from the group consisting of thermoplastic polyurethanes, thermoplastic polyetheramides, or thermoplastic copolyester elastomers.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform (20), die Ausführungsformen (17) bis (19) konkretisiert, betrifft das Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen (17) bis (19), wobei das thermoplastische Elastomer (TPE-1) ein thermoplastisches Polyurethan ist. Another preferred embodiment (20), which specifies embodiments (17) to (19), relates to the method according to one of embodiments (17) to (19), where the thermoplastic elastomer (TPE-1) is a thermoplastic polyurethane.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform (21), die Ausführungsformen (17) bis (20) konkretisiert, betrifft das Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen (17) bis (20), wobei das thermoplastische Elastomer (TPE-2) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus thermoplastischen Polyurethanen, thermoplastischen Polyetheramiden, Polyetherestern, Polyesterestern oder thermoplastischen Styrol Butadien-Blockcopolymeren. Another preferred embodiment (21), which specifies embodiments (17) to (20), relates to the method according to one of embodiments (17) to (20), wherein the thermoplastic elastomer (TPE-2) is selected from the group consisting of thermoplastic polyurethanes, thermoplastic polyetheramides, polyetheresters, polyesteresters or thermoplastic styrene butadiene block copolymers.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform (22), die Ausführungsformen (17) bis (21) konkretisiert, betrifft das Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen (17) bis (21), wobei das thermoplastische Elastomer (TPE-2) einen Hartsegmentgehalt von kleiner als 25% aufweist. Another preferred embodiment (22), which substantiates embodiments (17) to (21), relates to the method according to one of embodiments (17) to (21), wherein the thermoplastic elastomer (TPE-2) has a hard segment content of less than 25% having.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform (23), die Ausführungsformen (17) bis (22) konkretisiert, betrifft das Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen (17) bis (22), wobei die Geschlossenzelligkeit des Schaumes größer als 60% ist, bestimmt gemäß DIN ISO 4590:2016. Another preferred embodiment (23), which substantiates embodiments (17) to (22), relates to the method according to one of embodiments (17) to (22), wherein the closed cell content of the foam is greater than 60%, determined according to DIN ISO 4590 :2016.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform (24), die Ausführungsformen (17) bis (23) konkretisiert, betrifft das Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen (17) bis (23), wobei die Partikel bestimmt an der schmälsten Stelle einen mittleren Durchmesser im Bereich von 1 mm bis 20 mm aufweisen, gemessen mittels Skalenmikroskop. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform (25), die Ausführungsformen (17) bis (24) konkretisiert, betrifft das Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen (17) bis (24), wobei das Herstellen des Formkörpers gemäß Schritt (b) mittels Verschweißen der gemäß Schritt (a) bereitgestellten Partikel mittels Wasserdampf, Heißluft oder energiereicher Strahlung erfolgt. Another preferred embodiment (24), which specifies embodiments (17) to (23), relates to the method according to one of embodiments (17) to (23), the particles having an average diameter in the range of 1 mm at the narrowest point up to 20 mm, measured using a scale microscope. A further preferred embodiment (25), which specifies embodiments (17) to (24), relates to the method according to one of the embodiments (17) to (24), wherein the production of the shaped body according to step (b) by means of welding the according to step ( a) provided particles by means of steam, hot air or high-energy radiation.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform (26) der Erfindung betrifft einen Formkörper, erhältlich oder erhalten gemäß einem Verfahren gemäß Ausführungsform (9) oder (17). A further preferred embodiment (26) of the invention relates to a shaped body obtainable or obtained by a process according to embodiment (9) or (17).
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform (27) der Erfindung betrifft einen Formkörper, erhältlich oder erhalten gemäß einem Verfahren umfassend die Schritte A further preferred embodiment (27) of the invention relates to a shaped body obtainable or obtained by a method comprising the steps
(a) Bereitstellen eines geschäumten Granulats, bevorzugt eines geschäumten Granulats gemäß einer der Ausführungsformen (1) bis (8), bestehend aus einer Zusammensetzung (Z1), wobei die Zusammensetzung mindestens ein thermoplastisches Elastomer (TPE-1) mit einer Shore D Härte im Bereich von 20 bis 90 enthält und ein zweites thermoplastisches Elastomer (TPE-2); (a) Providing foamed granules, preferably foamed granules according to one of embodiments (1) to (8), consisting of a composition (Z1), wherein the composition comprises at least one thermoplastic elastomer (TPE-1) with a Shore D hardness of im range of 20 to 90 and a second thermoplastic elastomer (TPE-2);
(b) Herstellen eines Formkörpers aus dem gemäß Schritt (a) bereitgestellten geschäumten Granulat. (b) Production of a shaped body from the foamed granulate provided according to step (a).
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform (28), die eine der Ausführungsformen (26) oder (27) konkretisiert, betrifft einen Formkörper gemäß einer der Ausführungsformen (26) oder (27), wobei der Formkörper eine Bruchdehnung von größer 100%, bestimmt gemäß DIN EN ISO 1798, aufweist. Another preferred embodiment (28), which specifies one of the embodiments (26) or (27), relates to a shaped body according to one of the embodiments (26) or (27), wherein the shaped body has an elongation at break of greater than 100%, determined according to DIN EN ISO 1798.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform (29), die eine der Ausführungsformen (26) bis (28) konkretisiert, betrifft einen Formkörper gemäß einer der Ausführungsformen (26) bis (28), wobei der Formkörper eine Schuhsohle, Fahrradsattel, Fahrradreifen, Dämpfungselement, Polsterung, Matratze, Unterlage, Griff, Schutzfolie, ein Bauteil im Automobilinnen- und -außenbereich, ein Ball und Sportgerät oder ein Bodenbelag, insbesondere für Sportflächen, Leichtathletiklaufbahnen, Sporthallen, Kinderspielplätze und Gehwegen ist. Another preferred embodiment (29), which specifies one of the embodiments (26) to (28), relates to a shaped body according to one of the embodiments (26) to (28), wherein the shaped body is a shoe sole, bicycle saddle, bicycle tire, damping element, padding, Mattress, underlay, handle, protective film, a component in the automotive interior and exterior, a ball and sports equipment or a floor covering, in particular for sports areas, athletics tracks, sports halls, children's playgrounds and sidewalks.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform (30) der Erfindung betrifft die Verwendung eines geschäumten Granulats gemäß einer der Ausführungsformen (1) bis (8) oder eines geschäumten Granulats erhältlich oder erhalten gemäß einem Verfahren nach einer der Ausführungsformen (9) bis (16) zur Herstellung von Schuhsohlen, Fahrradsätteln, Fahrradreifen, Dämpfungselementen, Polsterungen, Matratzen, Unterlagen, Griffen, Schutzfolien, in Bauteilen im Automobilinnen- und -außenbereich, in Bällen und Sportgeräten oder als Bodenbelag, insbesondere für Sportflächen, Leichtathletiklaufbahnen, Sporthallen, Kinderspielplätze und Gehwegen. Another preferred embodiment (30) of the invention relates to the use of foamed granules according to one of embodiments (1) to (8) or foamed granules obtainable or obtained by a process according to one of embodiments (9) to (16) for the production of Shoe soles, bicycle saddles, bicycle tires, damping elements, upholstery, mattresses, underlays, handles, protective films, in components for automotive interiors and exteriors, in balls and sports equipment or as floor coverings, especially for sports surfaces, athletic tracks, sports halls, children's playgrounds and sidewalks.
Die nachfolgenden Beispiele dienen der Veranschaulichung der Erfindung, sind aber in keiner Weise einschränkend hinsichtlich des Gegenstands der vorliegenden Erfindung. BEISPIELE The following examples serve to illustrate the invention but are in no way limiting of the subject matter of the present invention. EXAMPLES
1. Verwendete Rohstoffe 1. Raw materials used
TPU1 TPU auf der Basis von MDI, Butandiol, Polytetrahydrofuran Mn=1000g/mol mit einer Shorehärte von 70A TPU1 TPU based on MDI, butanediol, polytetrahydrofuran Mn=1000g/mol with a shore hardness of 70A
TPU2 TPU auf der Basis von MDI, Butandiol, Polytetrahydrofuran Mn=1000g/mol mit einer Shorehärte von 80A TPU2 TPU based on MDI, butanediol, polytetrahydrofuran Mn=1000g/mol with a shore hardness of 80A
TPU3 TPU auf der Basis von MDI, Butandiol, Polytetrahydrofuran Mn=1000g/mol mit einer Shorehärte von 90A TPU3 TPU based on MDI, butanediol, polytetrahydrofuran Mn=1000g/mol with a shore hardness of 90A
TPA Polyetheramid basierend auf einem flexiblen Polytetrahydrofuran und kristallinen Polyamideinheiten der Arkema, Shore 82A (Pebax 3533) TPA polyetheramide based on a flexible polytetrahydrofuran and crystalline polyamide units from Arkema, Shore 82A (Pebax 3533)
2. Herstellung des eTPUs 2. Manufacture of the eTPU
In einem Doppelschneckenextruder mit einem Schneckendurchmesser von 44 mm und einem Verhältnis von Länge zu Durchmesser von 42 werden getrocknete Granulat- Mischung von thermoplastischen Elastomeren (Tabelle 1 ) gemischt und aufgeschmolzen. Dried granulate mixture of thermoplastic elastomers (Table 1) are mixed and melted in a twin-screw extruder with a screw diameter of 44 mm and a length-to-diameter ratio of 42.
Tabelle 1 : Zusammensetzung der Blends und Referenzmaterialien
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Table 1: Composition of the blends and reference materials
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Nach dem Aufschmelzen wurde eine Mischung aus CO2 (2 Gewichtsanteile) und N2 (0,2 Gewichtsanteile) als Treibmittel zugegeben. Beim Durchlaufen der restlichen Extruderstrecke wurden das Treibmittel und die Polymerschmelze miteinander vermischt, so dass sich eine homogene Mischung bildet. Der Gesamtdurchsatz des Extruders, welcher die Polymere und die Treibmittel beinhaltet, betrug 40 kg/h. After melting, a mixture of CO2 (2 parts by weight) and N2 (0.2 parts by weight) was added as blowing agent. When passing through the remaining extruder section, the blowing agent and the polymer melt were mixed with one another so that a homogeneous mixture was formed. The total throughput of the extruder, which includes the polymers and the blowing agents, was 40 kg/h.
Das Schmelzgemisch wurde anschließend mittels einer Zahnradpumpe (ZRP) über ein Anfahrventil mit Siebwechsler (AV) in eine Lochplatte (LP) gedrückt und in der Schneidkammer der Unterwassergranulierung (UWG) zu Granulaten (25 mg) geschnitten und mit dem temperierten und unter Druck stehenden Wasser abtransportiert und dabei expandiert. Nach der Abscheidung der expandierten Granulate aus dem Wasser mittels eines Zentrifugaltrockners werden die expandierten Granulate bei 60 °C für 3 h getrocknet. The melt mixture was then pressed into a perforated plate (LP) by means of a gear pump (ZRP) via a starter valve with screen changer (AV) and in the cutting chamber of the underwater granulation (UWG) to form granules (25 mg). cut and carried away with the tempered and pressurized water, thereby expanding. After the expanded granules have been separated from the water by means of a centrifugal dryer, the expanded granules are dried at 60° C. for 3 hours.
Die verwendeten Temperaturen der Anlagenteile sind für die Blends in Tabelle 2 aufgelistet. The temperatures used for the plant components are listed in Table 2 for the blends.
Tabelle 2: Temperaturdaten der Anlagenteile für die Blends und Referenzmaterialien
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Table 2: Temperature data of the plant components for the blends and reference materials
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Die für die einzelnen Blends resultierenden Schüttdichten der expandierten Granulate sind in Tabelle 3 aufgelistet. Die Schüttdichte wird analog der DIN ISO 697 gemessen, wobei bei der Bestimmung der obigen Werte im Unterschied zur Norm anstelle eines Gefäßes mit 0,5 I Volumen ein Gefäß mit 10 I Volumen verwendet wird, da speziell bei den Schaumpartikeln mit niedriger Dichte und großer Masse eine Messung mit nur 0,5 I Volumen zu ungenau ist. The bulk densities of the expanded granules resulting for the individual blends are listed in Table 3. The bulk density is measured analogously to DIN ISO 697, whereby when determining the above values, in contrast to the standard, a vessel with a volume of 10 l is used instead of a vessel with a volume of 0.5 l, since this is especially the case with the foam particles with a low density and large mass a measurement with only 0.5 l volume is too imprecise.
Tabelle 3: Daten zu den Blends und Referenzmaterialien
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Table 3: Data on the blends and reference materials
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Entsprechend der Tabellen 1 bis 3 wird deutlich, dass die erfindungsgemäßen Blendsysteme 2 und 3 gegenüber den analogen Referenzmaterialien (Ref 2 und 3) Vorteile bei der Herstellung der geschäumten Partikel hinsichtlich geringerer Anlagentemperaturen (Tabelle 2) und erzielter geringerer Schüttdichten (Tabelle 3) aufweisen. According to Tables 1 to 3, it is clear that the blend systems 2 and 3 according to the invention compared to the analogous reference materials (Ref 2 and 3) advantages in the production of the foamed particles in terms of lower Plant temperatures (Table 2) and achieved lower bulk densities (Table 3).
3. Herstellung der Formkörper 3. Production of the moldings
Die expandierten Granulate wurden anschließend auf einem Formteilautomaten der Firma Kurtz ersa GmbH (Boost Foamer) zu quadratischen Platten mit einer Seitenlange von 200 mm und einer Dicke von 10 mm bzw. 20 mm Dicke durch Beaufschlagung mit Wasserdampf verschweißt. Bei der Plattendicke unterscheiden sich die Verschweißungsparameter nur hinsichtlich der Kühlung. Die Verschweißungsparameter der unterschiedlichen Materialien wurden so gewählt, dass die Plattenseite des finalen Formteils, welche der beweglichen Seite (Mil) des Werkzeugs zugewandt war, eine möglichst geringe Anzahl an kollabierten ETPU Partikeln aufwies. Durch die bewegliche Seite des Werkzeugs erfolgte gegebenenfalls auch die Spaltbedampfung. Das Erreichen einer zufriedenstellenden Oberflächengüte war bei den Vergleichsbeispielen nicht immer möglich. Unabhängig von dem Versuch wurde am Ende immer eine Kühlzeit von 120 s bei einer Plattendicke von 20 mm und 100 s bei einer 10 mm dicken Platte von der festen (Ml) und der beweglichen Seite des Werkzeugs eingestellt. The expanded granules were then welded on a molding machine from Kurtz ersa GmbH (Boost Foamer) to form square sheets with a side length of 200 mm and a thickness of 10 mm or 20 mm by exposure to steam. With the plate thickness, the welding parameters differ only with regard to the cooling. The welding parameters of the different materials were chosen in such a way that the plate side of the final molded part, which faced the moving side (mil) of the tool, had the lowest possible number of collapsed ETPU particles. If necessary, the gap vaporization also took place through the movable side of the tool. It was not always possible to obtain a satisfactory surface finish in the comparative examples. Irrespective of the experiment, a cooling time of 120 s for a plate thickness of 20 mm and 100 s for a 10 mm thick plate was always set at the end of the fixed (M1) and the moving side of the tool.
Die jeweiligen Bedampfungsbedingungen sind in Tabelle 4 als Dampfdrücke aufgelistet. Dabei ergibt sich ein geringerer benötigter maximaler Dampfdruck zur Verschweißung der Polyurethanpartikel der Beispiele gegenüber denen der Vergleichsbeispiele. The respective steaming conditions are listed in Table 4 as steam pressures. This results in a lower maximum steam pressure required for welding the polyurethane particles of the examples compared to those of the comparative examples.
Tabelle 4: Dampfüberdrücke und Zeiten zur Verschweißung der Materialien
Figure imgf000037_0001
Table 4: Vapor overpressures and times for welding the materials
Figure imgf000037_0001
Auch bei der Verschweißung der erfindungsgemäßen Schaumpartikel (Blend 1 bis 3) zeigen diese Vorteile gegenüber den jeweiligen Referenzmaterialien (Referenz 1 bis 3), sie lassen sich bei geringeren Dampfdrücken in kürzerer Zeit verschweißen. These advantages over the respective reference materials (reference 1 to 3) also show when the foam particles according to the invention (blends 1 to 3) are welded together; they can be welded in a shorter time at lower vapor pressures.
4. Eigenschaften der Formkörper 4. Properties of the moldings
Alle folgenden Versuche wurden an Platten mit einer Dicke von 10 mm durchgeführt. Für den Rebound Test wurden zwei 10 mm dicke Platten übereinander gelegt, um die Höhe von 20 mm zu erreichen. Tabelle 5 zeigt, dass die Blendsysteme gegenüber den jeweiligen Referenzmaterialien in mindestens einem der beiden untersuchten Eigenschaften Vorteile in Form höherer Werte aufweisen. All of the following tests were carried out on panels with a thickness of 10 mm. For the rebound test, two 10 mm thick plates were placed on top of each other to reach a height of 20 mm. Table 5 shows that the blend systems compared to the respective reference materials show advantages in the form of higher values in at least one of the two properties examined.
Tabelle 5: Ergebnisse der Messung der Eigenschaften der verschweißten Platten aus den Blendsystemen und den zugehörigen Referenzmaterialien
Figure imgf000038_0001
Table 5: Results of the measurement of the properties of the welded panels from the blend systems and the associated reference materials
Figure imgf000038_0001
Weiterhin konnte mit allen Blendsystemen eine hohe Geschlossenzelligkeit erreicht werden wie Tabelle 6 zeigt. Furthermore, a high degree of closed cells could be achieved with all blend systems, as Table 6 shows.
Tabelle 6: Ergebnisse der Messung der Geschlossenzelligkeit nach DIN EN ISO 4590
Figure imgf000038_0002
Table 6: Results of the measurement of closed cells according to DIN EN ISO 4590
Figure imgf000038_0002
5 Messmethoden / DIN Normen 5 measurement methods / DIN standards
Raumgewicht E-TPU DIN EN ISO 845Density E-TPU DIN EN ISO 845
Geschlossenzelligkeitsbestimmung closed cell determination
(unkorrigiert) DIN EN ISO 4590 (uncorrected) DIN EN ISO 4590
Shore Härte DIN ISO 7619-1 (3s)Shore hardness DIN ISO 7619-1 (3s)
Rückprallelastizität/Rebound DIN 53512 Resilience/rebound DIN 53512
Bruchdehnung DIN EN ISO 1798 Elongation at break DIN EN ISO 1798
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Claims

Patentansprüche patent claims
1 . Geschäumtes Granulat bestehend aus einer Zusammensetzung (Z1 ), wobei die Zusammensetzung (Z1 ) mindestens ein thermoplastisches Elastomer (TPE-1 ) mit einer Shore D Härte im Bereich von 20 bis 90 enthält und ein zweites thermoplastisches Elastomer (TPE-2). 1 . Foamed granulate consisting of a composition (Z1), wherein the composition (Z1) contains at least one thermoplastic elastomer (TPE-1) with a Shore D hardness in the range from 20 to 90 and a second thermoplastic elastomer (TPE-2).
2. Geschäumtes Granulat gemäß Anspruch 1 , wobei das thermoplastische Elastomer (TPE-1 ) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus thermoplastischen Polyurethanen, thermoplastischen Polyetheramiden, thermoplastischen Copolyesterelastomeren, Polyetherestern oder Polyesterestern. 2. Foamed granules according to claim 1, wherein the thermoplastic elastomer (TPE-1) is selected from the group consisting of thermoplastic polyurethanes, thermoplastic polyetheramides, thermoplastic copolyester elastomers, polyether esters or polyester esters.
3. Geschäumtes Granulat gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das thermoplastische Elastomer (TPE-1 ) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus thermoplastischen Polyurethanen und thermoplastischen Polyetheramiden. 3. Foamed granules according to one of claims 1 or 2, wherein the thermoplastic elastomer (TPE-1) is selected from the group consisting of thermoplastic polyurethanes and thermoplastic polyetheramides.
4. Geschäumtes Granulat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das thermoplastische Elastomer (TPE-1 ) ein thermoplastisches Polyurethan ist. 4. Foamed granules according to any one of claims 1 to 3, wherein the thermoplastic elastomer (TPE-1) is a thermoplastic polyurethane.
5. Geschäumtes Granulat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das thermoplastische Elastomer (TPE-2) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus thermoplastischen Polyurethanen, thermoplastischen Polyetheramiden, Polyetherestern, Polyesterestern und thermoplastischen Styrol Butadien-Blockcopolymeren. 5. Foamed granules according to any one of claims 1 to 4, wherein the thermoplastic elastomer (TPE-2) is selected from the group consisting of thermoplastic polyurethanes, thermoplastic polyetheramides, polyetheresters, polyester esters and thermoplastic styrene butadiene block copolymers.
6. Geschäumtes Granulat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das thermoplastisches Elastomer (TPE-2) einen Hartsegmentgehalt von kleiner als 25% aufweist. 6. Foamed granules according to any one of claims 1 to 5, wherein the thermoplastic elastomer (TPE-2) has a hard segment content of less than 25%.
7. Geschäumtes Granulat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Geschlossenzelligkeit des Schaumes größer als 60% ist, bestimmt gemäß DIN ISO 4590:2016. 7. Foamed granules according to any one of claims 1 to 6, wherein the closed cell content of the foam is greater than 60%, determined according to DIN ISO 4590:2016.
8. Geschäumtes Granulat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Partikel bestimmt an der schmälsten Stelle einen mittleren Durchmesser im Bereich von 1 mm bis 20 mm aufweisen, gemessen mittels Skalenmikroskop. 8. Foamed granules according to any one of claims 1 to 7, wherein the particles have an average diameter in the range from 1 mm to 20 mm, determined at the narrowest point, measured using a scale microscope.
9. Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Granulats, bevorzugt gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend die Schritte 9. A method for producing a foamed granulate, preferably according to any one of claims 1 to 8, comprising the steps
(i) Bereitstellen einer Zusammensetzung (Z1) in Form eines Granulats, wobei die Zusammensetzung (Z1) mindestens ein thermoplastisches Elastomer (TPE-1) mit einer Shore D Härte im Bereich von 20 bis 90 enthält und ein zweites thermoplastisches Elastomer (TPE-2); (ii) Herstellen eines geschäumten Granulats aus dem gemäß Schritt (i) bereitgestellten Granulat. (i) providing a composition (Z1) in the form of granules, wherein the composition (Z1) contains at least one thermoplastic elastomer (TPE-1) with a Shore D hardness in the range from 20 to 90 and a second thermoplastic elastomer (TPE-2 ); (ii) producing a foamed granulate from the granulate provided according to step (i).
10. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers umfassend die Schritte 10. A method for producing a shaped body comprising the steps
(a) Bereitstellen eines geschäumten Granulats, bevorzugt eines geschäumten Granulats gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, bestehend aus einer Zusammensetzung (Z1), wobei die Zusammensetzung (Z1) mindestens ein thermoplastisches Elastomer (TPE-1) mit einer Shore D Härte im Bereich von 20 bis 90 enthält und ein zweites thermoplastisches Elastomer (TPE-2); (a) providing a foamed granulate, preferably a foamed granulate according to any one of claims 1 to 8, consisting of a composition (Z1), wherein the composition (Z1) at least one thermoplastic elastomer (TPE-1) with a Shore D hardness in the range from 20 to 90 and a second thermoplastic elastomer (TPE-2);
(b) Herstellen eines Formkörpers aus dem gemäß Schritt (a) bereitgestellten geschäumten Granulat. (b) Production of a shaped body from the foamed granulate provided according to step (a).
11. Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei das Herstellen des Formkörpers gemäß Schritt (b) mittels Verschweißen der gemäß Schritt (a) bereitgestellten Partikel mittels Wasserdampf, Heißluft oder energiereicher Strahlung erfolgt. 11. The method according to claim 10, wherein the production of the shaped body according to step (b) takes place by means of welding the particles provided according to step (a) by means of steam, hot air or high-energy radiation.
12. Formkörper, erhältlich oder erhalten gemäß einem Verfahren gemäß Anspruch 9 oder 11. 12. Moldings obtainable or obtained by a process according to claim 9 or 11.
13. Formkörper gemäß Anspruch 12, wobei der Formkörper eine Bruchdehnung von größer 100%, bestimmt gemäß DIN EN ISO 1798, aufweist. 13. Shaped body according to claim 12, wherein the shaped body has an elongation at break of greater than 100%, determined according to DIN EN ISO 1798.
14. Verwendung eines geschäumten Granulats gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 oder eines geschäumten Granulats erhältlich oder erhalten gemäß einem Verfahren nach Anspruch 9 zur Herstellung von Schuhsohlen, Fahrradsätteln, Fahrradreifen, Dämpfungselementen, Polsterungen, Matratzen, Unterlagen, Griffen, Schutzfolien, in Bauteilen im Automobilinnen- und -außenbereich, in Bällen und Sportgeräten oder als Bodenbelag, insbesondere für Sportflächen, Leichtathletiklaufbahnen, Sporthallen, Kinderspielplätze und Gehwegen. 14. Use of a foamed granulate according to any one of claims 1 to 8 or a foamed granulate obtainable or obtained according to a method according to claim 9 for the production of shoe soles, bicycle saddles, bicycle tires, damping elements, padding, mattresses, underlays, handles, protective films, in components in Automotive interiors and exteriors, in balls and sports equipment or as a floor covering, especially for sports areas, athletics tracks, sports halls, children's playgrounds and sidewalks.
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