DE19742546A1

DE19742546A1 - Schnellentformbare Polyharnstoff-Polyurethanelastomere

Info

Publication number: DE19742546A1
Application number: DE19742546A
Authority: DE
Inventors: Hans-Detlef Dr Arntz; Klaus Brecht; Franz-Josef Bohne; Wolfgang Grimm
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1997-09-26
Filing date: 1997-09-26
Publication date: 1999-04-01
Also published as: WO2000031161A1; AU1962899A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung schnellentformbarer elastomerer Polyurethan-Formteile, insbesondere zur Fertigung von Schuhsohlen, nach dem Reaction Injection Molding (RIM)-Verfahren.

In der Schuhindustrie werden Misch- und Dosiermaschinen eingesetzt, die im Niederdruckbereich bis max. 10 bar arbeiten und die Vermischung der Reaktivkomponenten durch mechanische Rührer erzielen. Diese Technik läßt den Einsatz hochreaktiver Polyurethansysteme nicht zu, da dem Vorteil der schnellen Entformbarkeit der Nachteil einer schnellen Verschmutzung der Mischkammer und damit hoher Reinigungsaufwand gegenübersteht.

Andererseits werden Hochdruckanlagen mit selbstreinigenden Mischköpfen im Schuhbereich wegen der Nachteile einer nicht vorhandenen direkten Farbdosierung und der zur Erzielung einer guten Vermischung einzustellenden hohen Material temperaturen, was die Lebensdauer der Komponenten stark einschränkt, nicht eingesetzt.

Ziel ist es, die Produktivität einer Anlage zur Herstellung von elastomeren Polyurethan- Formteilen, insbesondere von Schuhsohlen deutlich zu steigern. Durch die drastische Verkürzung der Formstandzeiten ist bei geeigneter Auslegung der Peripherie eine Verdoppelung der Teilefertigung gegenüber der Niederdrucktechnik möglich.

Es wurde ein Verfahren zur Herstellung von schnellentformbaren Polyurethan-Schuh sohlen nach dem RIM-Verfahren gefunden, bei dem die benötigten Ausgangs materialien (Formulierungen, Rohstoffe) unter speziellen Hochdruckbedingungen miteinander umgesetzt werden.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung von schnell entformbaren PUR-Schuhsohlen nach dem RIM-Verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ausgangskomponenten bei einer Temperatur von 20 bis 60°C und Drücken von 150 bis 300 bar über einen Mischkopf innerhalb von 0,1 bis 5 Sekunden bei einer Austragsleistung von 60 bis 300 g pro Sekunde in eine Form eingetragen werden und innerhalb einer Formstandzeit von 30 bis 90 Sekunden zum fertigen Formteil ausreagieren.

Zur Umsetzung gelangen erfindungsgemäß hochreaktive Reaktionsgemische bestehend aus Polyolen, Isocyanaten, Kettenverlängerern, Treibmitteln und ggf. weiteren Hilfs- und Zuschlagstoffen, wie sie aus der Literatur zu entnehmen sind.

Für die Herstellung der elastomeren Polyurethane werden folgende Ausgangs komponenten eingesetzt:

1. Polyisocyanate
2. Polyolkomponente (Polyether oder -ester)
3. Kettenverlängerer
4. ggf. Treibmittel
5. Aktivatoren und
6. ggf. weitere Hilfsmittel und Zusatzstoffe

Als Komponente 1 dienen die technisch leicht zugänglichen Polyisocyanate wie Diisocyanatodiphenylmethan, Toluoldiisocyanat sowie Mischungen aus diesen mit teilweise carbodiimidisierten Isocyanaten in vorverlängerter Form mit einem NCO-Gehalt von 5 bis 30%. Zur Vorverlängerung werden Polyether oder Polyester des unter Komponente 2 beschriebenen Aufbaus genutzt.

Als Komponente 2 kommen Polyester- oder Polyetherpolyole der Hydroxyl funktionalität 2.00 oder ein Gemisch mit einer mittleren OH-Funktionalität von 2.00-3.00 mit Molgewichten zwischen 1 000 und 8 000 g/Mol zum Einsatz, die sich wie folgt aufbauen:

a) Polyetherdiolen des OH-Zahlbereiches von 10-115 mg KOH, durch Propoxylierung eines di- oder trifunktionellen Starters und anschließender Ethoxylierung des Propoxylierungsprodaktes mit Ethylenoxidanteilen von 15 bis 40% erhalten, die ggf. Füllstoffe von Styrol-Acrylnitril Copolymerisat, Polyharnstoffen oder Polyhydroxocarbonamiden bis zu 20% enthalten können,
und/oder
b) Polyesterpolyolen entsprechender OH-Zahl auf Adipin-, Bernstein- und/oder Glutarsäurebasis, umgesetzt mit Butandiol-1,4, Isobutylglykol, Diethylenglykol, Ethylenglykol, Hexandiol, Neopentylglykol, Glycerin und/oder Trimethylolpropan.

Als Komponente 3 werden die typischen NH- und/oder OH-funktionellen Kettenverlängerer wie Butandiol, Isobutylglykol, Diethylenglykol, Ethandiol, Neopentylglykol, Hexandiol, Triethanolamin, Trimethylolpropan, Glycerin, Diethyltoluoldiamin, Toluoldiamin, Diaminomethylbenzolsäure und/oder Butylester, Diaminodiethylbenzol, Dimethylthiotoluoldiamin eingesetzt.

Als Komponente 4 werden ggf. die üblichen Treibmittel H₂O, Kohlendioxid, Pentane, Hydrofluoralkane eingesetzt, um die Rohdichte auf das gewünschte Maß einzustellen.

Als Katalysatoren dienen die aus der Literatur bekannten Aktivatoren, wie z. B. tertiäre Amine, Zinn-, Titanverbindungen.

Unter Komponente 6 werden die Hilfsstoffe wie Antistatika auf der Basis quartärer Ammoniumsulfate, Stabilisatoren und Zellregler wie Siliconglykolcopolymere, Weichmacher wie Dioctylphthalat oder Farbstoffe und Farbpasten verstanden, deren Wirkungsweise vielfach beschrieben sind.

Üblicherweise werden die Komponenten 2 bis 6 vor Verarbeitung zu einer Polyolformulierung zusammengefaßt oder, wie in DE 42 11 777 beschrieben, getrennt in den Mischkopf der Verarbeitungsanlage gefördert.

Die Verarbeitung der Komponenten erfolgt auf in der Polyurethantechnik üblichen Verarbeitungsanlagen, insbesondere Hochdruckanlagen.

Der Einsatz der Hochdrucktechnik erlaubt die Verarbeitung von schnellen hochreaktiven Systemen, die bislang nur mit großen Nachteilen auf Niederdruckanlagen verarbeitet werden könnten.

Durch den Aufbau der Systeme in Verbindung mit der Maschinentechnologie kann erstmals die Formstandzeit auf 50% des üblichen Niveaus reduziert werden, was zu einer deutlichen Produktivitätssteigerung der Anlagen führt.

Das Verfahren eignet sich mit den speziell erarbeiteten Formulierungen zur Herstellung sowohl einschichtiger als auch mehrschichtiger Sohlenkonstruktionen, wobei diese im Direktanspritzverfahren oder im Gießverfahren als Formsohle produziert werden können.

Neben massiven transparenten Laufsohlen sind erfindungsgemäß auch geschäumte Sohlen in Dichten von kleiner 300 kg/m³ sowie Ganz-PUR-Schuhe oder -Stiefel und Schuheinbauteile zugänglich.

Beispiele Beschreibung der Rohstoffe

Polyol 1:
Polyetherpolyol der OH-Zahl 28, hergestellt durch Addition von 20 Gew.-% Propylenoxid und 30 Gew.-% Ethylenoxid an Propylenglykol als Starter mit überwiegend primären OH-Gruppen
Polyol 2:
Polyetherpolyol der OH-Zahl 27, hergestellt durch Addition von 77 Gew.-% Propylenoxid und 23 Gew.-% Ethylenoxid an Trimethylolpropan als Starter mit überwiegend primären OH-Gruppen
Polyisocyanat:
Mit Tripropylenglykol umgesetztes 4,4'-Diphenylethandiisocyanat mit 23% NCO-Gehalt.

Rezepturen

Claims

Verfahren zur Herstellung von schnellentformbaren PUR-Schuhsohlen nach dem RIM-Verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ausgangskomponenten bei einer Temperatur von 20 bis 60°C und Drücken von 150 bis 300 bar über einen Mischkopf innerhalb von 0,1 bis 5 Sekunden bei einer Austragsleistung von 60 bis 300 g pro Sekunde in eine Form eingetragen werden und innerhalb einer Formstandzeit von 30 bis 90 Sekunden zum fertigen Formteil ausreagieren.