DE4309139A1 - Process for the production of powders and other small and ultra small particles - Google Patents
Process for the production of powders and other small and ultra small particlesInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neuartiges Verfahren zur Herstellung von Pulvern, bei dem vernetzte Polyurethane, Polyurethan-Polyharnstoffe, gegebenenfalls Polyurethanhartschaum bzw. Polyurethan-Weichschaum eingesetzt wird.The present invention relates to a novel method for producing Powders in which crosslinked polyurethanes, polyurethane polyureas, if appropriate Rigid polyurethane foam or flexible polyurethane foam is used.
Die Wiederverwertung von Kunststoffen hat in den letzten Jahren einen sehr hohen Stellenwert erhalten. Auch für vernetzte Polyurethane, wie sie z. B. in hochbeanspruchten Stoßfängern Verwendung finden, hat man Möglichkeiten gesucht, sie einem Materialrecycling zuzuführen. In diesem Zusammenhang sind bereits Vorschläge bekannt geworden, in denen eine Materialwiederverwendung vernetzter Polyurethane durch sogenannte Fließpressen nachgewiesen wird, z. B. in DE 37 33 756, DE 38 09 524, DE 38 02 427, DE 38 22 331, DE 40 30 282, DE 40 30 282 und DE 40 39 020. Dieses Verfahren wurde auch auf geschäumte Polyurethansysteme, gegebenenfalls in Verbundbauteilen mit Thermoplasten angewendet, vergleiche z. B. DE 40 19 800. Als Bindemittel können hierbei organische Polyisocyanate, Lösungsmittel und Thermoplaste eingesetzt werden, vergleiche DE 38 40 167.The recycling of plastics has been very high in recent years Preserved importance. Also for cross-linked polyurethanes, such as z. B. in highly stressed bumpers are used, people have been looking for ways send them to material recycling. In this context are already Proposals have become known in which material reuse is networked Polyurethanes is detected by so-called extrusion, e.g. B. in DE 37 33 756, DE 38 09 524, DE 38 02 427, DE 38 22 331, DE 40 30 282, DE 40 30 282 and DE 40 39 020. This process has also been foamed Polyurethane systems, possibly in composite components with thermoplastics applied, compare e.g. B. DE 40 19 800. As binders can organic polyisocyanates, solvents and thermoplastics are used, see DE 38 40 167.
Obwohl diese Arbeiten gegenüber dem bis dahin bekannten Stand der Technik, der von einer Nichtmaterialrecycelfähigkeit der Polyurethan-Duroplasten ausging, einen großen Fortschritt bedeuteten, war die Anwendbarkeit der beschriebenen Verfahren in der Praxis insoweit eingeschränkt, als zur Herstellung großflächiger Formteile sehr große Schließkräfte, wie sie in der Regel nicht zur Verfügung stehen (z. B. 10 000 to Pressen), benötigt wurden.Although this work compared to the previously known prior art, the assumed that the thermosets could not be recycled, one great progress was the applicability of the methods described limited in practice as much as for the production of large-area molded parts Large clamping forces that are usually not available (e.g. 10,000 tons Presses).
Weitere nicht vorveröffentlichte Vorschläge beruhen auf der Erkenntnis, daß sich selbst vernetzte Polyurethane, gegebenenfalls unter Zusatz von Thermoplasten über Thermoplasten über Thermoplastmaschinen verarbeiten lassen, vergleiche DE 41 02 999 und DE 41 20 693. In diesem Zusammenhang wurden besondere Polyurethan-Polyharnstoff-Systeme für die Verwendung in der Reaktions- Spritzgußtechnik (RIM-Technologie zur Herstellung von Polyurethan-Formteilen) entwickelt, die sich bei einer Materialwiederverwendung über Thermoplastmaschinen verarbeiten lassen; (DE 42 24 164). Diese Verfahren besitzen bei geschäumten Polyurethansystemen, besonders bei denen mit sehr niedriger Dichte, den Nachteil, daß es im Einfüllbereich der Thermoplastverarbeitungsmaschinen zu Verstopfungen und damit zu sehr niedrigen Durchsätzen kommt. Aggregate zur Zwangsförderung (Stopfschnecken) sind dem Fachmann der Thermoplastverarbeitung bekannt, verteuern die Verarbeitung solcher geschäumten Kunststoffe jedoch beträchtlich.Further, not previously published proposals are based on the knowledge that even cross-linked polyurethanes, possibly with the addition of thermoplastics Have thermoplastics processed using thermoplastic machines, compare DE 41 02 999 and DE 41 20 693. In this context, special Polyurethane-polyurea systems for use in the reaction Injection molding technology (RIM technology for the production of polyurethane molded parts) developed, which is in a material reuse via thermoplastic machines processed; (DE 42 24 164). These methods are used in foamed Polyurethane systems, especially those with very low density, the disadvantage that there are blockages in the filling area of the thermoplastic processing machines and this leads to very low throughputs. Forced delivery units (Stuffing screws) are known to the person skilled in thermoplastic processing, However, the processing of such foamed plastics is considerably more expensive.
Der Fachmann kennt ferner die Möglichkeit, Polyurethane sehr fein zu vermahlen und dieses Mahlgut als Füllstoff thermoplastischen Kunststoffen bei deren Verarbeitung einzuverleiben. Bei dieser Methode kommt es zu einer starken Eigenschaftsverschlechterung der thermoplastischen Formartikel, so daß diese Methode kaum zur drängenden Problematik des Polyurethan-Recyclings beitragen kann.The person skilled in the art is also familiar with the possibility of very finely grinding polyurethanes and this regrind as a filler of thermoplastic materials in their Processing to incorporate. This method results in a strong one Property deterioration of the thermoplastic molded articles, so that these Method hardly contribute to the pressing problem of polyurethane recycling can.
Nach einem weiteren unveröffentlichten Vorschlag sollen besonders feine Pulver zur Verfügung gestellt werden, die sich dann in den Rezepturen von Polyurethan- Reaktivsystemen als Füllstoffe wieder einsetzen lassen, vergleiche DE 42 00 443. Der hierbei verfolgte Weg über die Verwendung von Walzanlagen ist apparativ aufwendig; gesucht wurde deshalb nach einer apparativ billigen und damit wirtschaftlichen technischen Lösung.According to another unpublished proposal, particularly fine powders are said to be used Are made available, which are then used in the recipes of polyurethane Have reactive systems used as fillers again, see DE 42 00 443. The route followed here about the use of rolling mills is apparatus complex; was therefore looking for an apparatus cheap and thus economic technical solution.
Es war deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, bei dem die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik vermieden werden und der Stand der Technik darüber hinaus in vorteilhafter Weise, besonders in wirtschaftlicher Hinsicht, bereichert wird.It was therefore the object of the present invention, a new method and to provide a device in which the above described Disadvantages of the prior art are avoided and the prior art moreover in an advantageous manner, particularly in economic terms, is enriched.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß sich geschäumte, chemisch vernetzte Polyurethane mit Dichten über 0,01 g/cm3 unter dem Einfluß von Scherkräften bei nicht zu starker Erwärmung des Materials in einer Flachmatrizenpresse zu Pulver mahlen lassen.Surprisingly, it has now been found that foamed, chemically crosslinked polyurethanes with densities of more than 0.01 g / cm 3 can be ground to powder under the influence of shear forces and not too much heating of the material in a flat die press.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sind folgende Merkmale verbunden:The following features are associated with the method according to the invention:
Es können alle geschäumten Polyurethane pulverisiert werden.
Es können alle geschäumten Polyurethane in jeder beliebigen
Kombination gemeinsam pulverisiert werden.
Es können alle geschäumten Polyurethane in jeder Form eines,
gegebenenfalls auch nur teilweise, kraftschlüssigen Verbundes mit
anderen Materialien gemeinsam pulverisiert werden.
Es können alle geschäumten Polyurethane in jeder Form eines Gemisches
oder Gemenges gemeinsam pulverisiert werden.All foamed polyurethanes can be pulverized.
All foamed polyurethanes can be pulverized together in any combination.
All foamed polyurethanes can be pulverized together with any other material in any form of a, possibly even only partially, non-positive connection.
All foamed polyurethanes can be pulverized together in any form of a mixture or batch.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist also ein Verfahren zur Herstellung von Pulvern aus (A) vernetzten Kunststoffen auf Isocyanat-Basis, gegebenenfalls im Gemisch mit (B) thermoplastischen Kunststoffen, dadurch gekennzeichnet, daß als Kunststoffe auf Isocyanat-Basis (A) Polyurethan-, Polyharnstoff- und/oder Polyurethan-harnstoff-Kunststoffe verwendet werden, wobei (A) und (B) im Gewichtsverhältnis 100 : 0 bis 1 : 99 stehen, wobei (A) im Weichsegment eine mittlere Funktionalität von 2,5 besitzt, wobei (A) ohne Füllstoffe eine Dichte von < 0,01, bevorzugt 0,01 bis 1,4 g/cm3 aufweist und wobei (A) hergestellt worden ist ausThe present invention therefore relates to a process for the preparation of powders from (A) crosslinked isocyanate-based plastics, optionally in a mixture with (B) thermoplastic plastics, characterized in that the isocyanate-based plastics (A) are polyurethane or polyurea and / or polyurethane-urea plastics are used, where (A) and (B) are in a weight ratio of 100: 0 to 1:99, where (A) has an average functionality of 2.5 in the soft segment, where (A) without fillers has a density of <0.01, preferably 0.01 to 1.4 g / cm 3 and wherein (A) has been produced from
- a) organischen Polyisocyanaten,a) organic polyisocyanates,
- b1) Verbindungen mit einem Molekulargewicht von 1800 bis 12 000, welche im statistischen Mittel mindestens 3 gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähige Gruppen aufweisen,b1) compounds with a molecular weight of 1800 to 12,000, which on average at least 3 compared to isocyanate groups have reactive groups,
- b2) gegebenenfalls Verbindungen mit einem Molekulargewicht von 1800 bis 12 000, welche im statistischen Mittel mindestens 2 gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähige Gruppen aufweisen,b2) optionally compounds with a molecular weight of 1800 to 12,000, which averages at least 2 compared Have isocyanate groups reactive groups,
gegebenenfallspossibly
- c) Polyaminen mit mindestens zwei primären und/oder sekundären, aromatisch gebundenen Aminogruppen des Molekulargewichtsbereiches 108 bis 400c) polyamines with at least two primary and / or secondary, aromatically bound amino groups in the molecular weight range 108 to 400
sowie gegebenenfallsand if necessary
- d) gegebenenfalls Ethergruppen aufweisenden (Cyclo)alkanpolyolen und/der (Cyclo)alkanpolyaminen des Molekulargewichtsbereichs 18 bis 1799,d) optionally containing ether groups (cyclo) alkane polyols and / or (Cyclo) alkane polyamines in the molecular weight range 18 to 1799,
sowie gegebenenfalls unter Mitverwendung vonand possibly also with the use of
- e) den aus der Polyurethanchemie an sich bekannten Treib-, Hilfs- und Zusatzmitteln,e) the blowing, auxiliary and known from polyurethane chemistry Admixtures,
unter Einhaltung einer Isocyanatkennzahl von 60 bis 140 im Ein- oder Mehrstufenverfahren hergestellt worden ist.while maintaining an isocyanate index of 60 to 140 in one or Multi-stage process has been produced.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind ferner die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Pulver.The present invention also relates to those of the invention Process manufactured powder.
Die Herstellung der Polyurethan-Werkstoffe A) erfolgt nach an sich bekannten Methoden der Polyurethanchemie aus den nachfolgend beispielhaft genannten Ausgangsmaterialien. Für die Herstellung solcher Kunststoffe bzw. Schaumstoffe geeignete Herstellmethoden sind beispielsweise im Kunststoff-Handbuch "Polyurethane", II. Auflage, Carl-Hanser-Verlag München-Wien (1983) beschrieben. Bei diesen Polyurethan-Werkstoffen A) handelt es sich um nichtschmelzende Polyurethane, Polyharnstoffe oder Polyurethanpolyharnstoffe. Die Ausgangsmaterialien können sowohl ein- als auch mehrstufig miteinander zur Reaktion gebracht werden, wobei die Umsetzung sowohl in geschlossener Form als auch durch freie Verschäumung der Ausgangsmaterialien A) gehören die bekannten Polyurethan-RIM-Werkstoffe, die Polyurethan-Polyharnstoff-RIM-Werkstoffe, die bekannten Polyurethanweich- und hartschaumstoffe, sowie die Schaumstoffe mit integraler Dichteverteilung, wie sie in an sich bekannter Weise aus den beispielhaft genannten Ausgangsmaterialien in geschlossenen Formen erhalten werden.The polyurethane materials A) are produced in accordance with known methods Methods of polyurethane chemistry from the examples mentioned below Raw materials. For the production of such plastics or foams Suitable manufacturing methods are, for example, in the plastic manual "Polyurethane", 2nd edition, Carl-Hanser-Verlag Munich-Vienna (1983) described. These polyurethane materials A) are non-melting Polyurethanes, polyureas or polyurethane polyureas. The Starting materials can be used in one or more stages Be brought reaction, the implementation both in closed form as the free foaming of the starting materials A) also includes the known ones Polyurethane RIM materials, the polyurethane polyurea RIM materials, the known polyurethane soft and rigid foams, as well as the foams integral density distribution, as is known from the examples in a manner known per se mentioned starting materials can be obtained in closed forms.
Selbstverständlich sind hier auch die aus chemisch vernetzten Polyurethanen, Polyurethan-harnstoffen und Polyharnstoffen durch Fließpressen hergestellten Materialien einsetzbar.Of course, here are the chemically cross-linked polyurethanes, Polyurethane ureas and polyureas produced by extrusion Materials can be used.
Geeignete Ausgangsmaterialien a) sind beliebige organische Polyisocyanate, vorzugsweise jedoch aromatische Polyisocyanate. In Betracht kommen beispielsweise die in EP-B-00 81 701, Kolonne 3, Zeile 30 bis Kolonne 4, Zeile 25 genannten Verbindungen. Besonders bevorzugt werden als Komponente a) Polyisocyanatgemische der Diphenylmethan-Reihe eingesetzt, wie sie in an sich bekannter Weise durch Phosgenierung von Anilin/Formaldehyd-Kondensaten zugänglich sind und die bei 23°C eine Viskosität von 50 bis 500 mPa·s aufweisen. Weiterhin besonders bevorzugt sind als Komponente a) die Polyisocyanatgemische auf Basis von Toluoldiisocyanat und die Mischungen aus beiden besonders bevorzugten Polyisocyanatgemischen.Suitable starting materials a) are any organic polyisocyanates, but preferably aromatic polyisocyanates. Consider, for example those mentioned in EP-B-00 81 701, column 3, line 30 to column 4, line 25 Links. Particular preference is given to component a) Polyisocyanate mixtures of the diphenylmethane series used as they are in themselves known way by phosgenation of aniline / formaldehyde condensates are accessible and have a viscosity of 50 to 500 mPa · s at 23 ° C. The polyisocyanate mixtures are further particularly preferred as component a) based on toluene diisocyanate and the mixtures of both particularly preferred polyisocyanate mixtures.
Bei der Komponente b) handelt es sich um Verbindungen mit gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähigen Gruppen des Molekulargewichtsbereiches 1800 bis 12 000, vorzugsweise 3000 bis 7000, oder um Gemische derartiger Verbindungen, wobei die Komponente b) im Sinne der Isocyanat-Additionsreaktion eine über 2,2 liegende (mittlere) Funktionalität aufweist. Vorzugsweise liegt die mittlere Funktionalität der Komponente b) bei 2,2 bis 3,0, insbesondere 2,5 bis 3,0. Besonders gut als Komponente b) geeignete Verbindungen sind, diesen Ausführungen entsprechende, Polyetherpolyole bzw. Gemische von Polyetherpolyolen wie sie in DE-AS 26 22 951, Kolonne 6, Zeile 65 bis Kolonne 7, Zeile 47 offenbart sind, wobei auch erfindungsgemäß solche Polyetherpolyole bevorzugt sind, deren Hydroxylgruppen zumindest zu 20%, vorzugsweise zumindest zu 40% aus primären Hydroxylgruppen bestehen. Auch die in DE-AS 26 22 951 beispielhaft offenbarten, Hydroxylgruppen aufweisenden Polyester, Polythioether, Polyacetale, Polycarbonate oder Polyesteramide sind im Prinzip als erfindungsgemäße Komponente b) geeignet, sofern sie den obengenannten Ausführungen entsprechen, jedoch gegenüber den Polyetherpolyolen weniger bevorzugt. Auch die in DE-AS 26 22 951 erwähnten, durch Vinylpolymerisate modifizierten Polyetherpolyole oder hochmolekulare Polyaddukte bzw. Polykondensate enthaltenden Polyhydroxylverbindungen, die den obengemachten Ausführungen bezüglich der Funktionalität entsprechen, können vorteilhaft als Komponenten b) oder als Teil der Komponente b) eingesetzt werden.Component b) is a compound with opposite Isocyanate groups reactive groups in the molecular weight range 1800 to 12,000, preferably 3,000 to 7,000, or mixtures thereof Compounds, component b) in the sense of the isocyanate addition reaction has a (medium) functionality above 2.2. Preferably, the average functionality of component b) at 2.2 to 3.0, in particular 2.5 to 3.0. Compounds which are particularly suitable as component b) are these Corresponding designs, polyether polyols or mixtures of polyether polyols as disclosed in DE-AS 26 22 951, column 6, line 65 to column 7, line 47 are, according to the invention also preferred those polyether polyols whose Hydroxyl groups at least 20%, preferably at least 40% from primary Hydroxyl groups exist. The examples disclosed in DE-AS 26 22 951, Hydroxyl group-containing polyesters, polythioethers, polyacetals, polycarbonates or polyester amides are in principle suitable as component b) according to the invention, if they correspond to the above statements, but compared to the Polyether polyols less preferred. Also those mentioned in DE-AS 26 22 951 modified by vinyl polymers polyether polyols or high molecular weight Polyhydroxy compounds containing polyadducts or polycondensates, which Above statements regarding functionality can correspond can advantageously be used as components b) or as part of component b).
Als Ausgangskomponente b) ebenfalls geeignet sind, obigen Ausführungen entsprechende, Polyetheramine oder Gemische von Polyetheraminen, d. h. Polyether mit gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähigen Gruppen, die sich zumindest zu 10 Äquivalent-%, vorzugsweise zumindest zu 20 Äquivalent-% aus primären und/oder sekundären, aromatisch oder aliphatisch, vorzugsweise aromatisch gebundenen Amingruppen und zum Rest aus primären und/oder sekundären, aliphatisch gebundenen Hydroxylgruppen zusammensetzen. Geeignete derartige Aminopolyether sind beispielsweise die in EP-B-00 81 701, Kolonne 4, Zeile 26 bis Kolonne 5, Zeile 40, genannten Verbindungen. Die Aminogruppen in diesen Verbindungen können auch in geeigneter Form derivatisiert sein, z. B. als Ketimingruppen.The above statements are also suitable as the starting component b) corresponding polyetheramines or mixtures of polyetheramines, d. H. Polyether with groups which are reactive towards isocyanate groups and which at least become 10 equivalent%, preferably at least 20 equivalent% from primary and / or secondary, aromatic or aliphatic, preferably aromatic bound amine groups and the rest of primary and / or secondary, Compose aliphatic bound hydroxyl groups. Suitable such Aminopolyethers are, for example, those in EP-B-00 81 701, column 4, lines 26 to Column 5, line 40, compounds mentioned. The amino groups in these Compounds can also be derivatized in a suitable form, e.g. B. as Ketimine groups.
Als Komponente b) können selbstverständlich auch beliebige Gemische der beispielhaft genannten Polyhydroxylverbindungen mit den beispielhaft genannten Polyetheraminen verwendet werden.Any component of course can also be used as component b) polyhydroxyl compounds exemplified with those exemplified Polyetheramines are used.
Bei der gegebenenfalls mitzuverwendenden Komponente c) handelt es sich um aromatische Polyamine der in EP-B-00 81 701, Kolonne 5, Zeile 58 bis Kolonne 6, Zeile 34, beispielhaft genannten Art, wobei auch erfindungsgemäß die dort als bevorzugt herausgestellten Diamine bevorzugt sind.Component c), which may also be used, is aromatic polyamines of the in EP-B-00 81 701, column 5, line 58 to column 6, Line 34, of the type mentioned by way of example, wherein according to the invention also there as preferred diamines are preferred.
Bei den gegebenenfalls als weitere Aufbaukomponenten d) mitzuverwendenden Polyolen und/oder Polyaminen handelt es sich um beliebige nicht-aromatische Verbindungen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähigen Gruppen des Molekulargewichtsbereiches 18 bis 1799, vorzugsweise 18 und 62 bis 500, insbesondere 18 und 62 bis 400. Ferner in Betracht kommen beispielsweise mehrwertige Alkohole wie sie in EP-B-00 81 701, Kolonne 9, Zeilen 32 bis 50, offenbart sind. Ferner in Betracht kommen beispielsweise auch Ethergruppen aufweisende aliphatische Polyamine, beispielsweise endständige primäre Aminogruppen aufweisende Polypropylenoxide des genannten Molekulargewichtsbereichs. In Betracht kommen auch cycloaliphatische Ringe aufweisende Polyole wie beispielsweise 1,4-Di-hydroxycyclohexan oder 1,4-Bis- hydroxy-methyl-cyclohexan und Polyamine wie beispielsweise 1,4-Cyclohexan diamin, Isophorondiamin, Bis-(4-aminocyclohexyl)-methan, Bis-(3 -methyl-4-amino cyclohexyl)-methan. In Betracht kommt ferner Wasser. In those that may also be used as further structural components d) Polyols and / or polyamines are any non-aromatic Compounds with at least two isocyanate reactive Groups in the molecular weight range 18 to 1799, preferably 18 and 62 to 500, in particular 18 and 62 to 400. Also suitable are, for example polyhydric alcohols as described in EP-B-00 81 701, column 9, lines 32 to 50, are disclosed. Also suitable are, for example, ether groups containing aliphatic polyamines, for example terminal primary Polypropylene oxides of the abovementioned having amino groups Molecular weight range. Cycloaliphatic rings are also suitable containing polyols such as 1,4-di-hydroxycyclohexane or 1,4-bis hydroxy-methyl-cyclohexane and polyamines such as 1,4-cyclohexane diamine, isophoronediamine, bis (4-aminocyclohexyl) methane, bis (3-methyl-4-amino cyclohexyl) methane. Water is also an option.
Es ist ein wesentlicher Punkt, daß bei der Herstellung von Polyisocyanat- Polyadditionsprodukten die Komponente b) in solcher Menge zur Anwendung gelangt, daß der Gewichtsanteil der Komponente b), bezogen auf das Gewicht der Komponenten a) bis d) mindestens 5 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 10 Gew.-% beträgt, der Gesamtanteil der Komponenten c) und (oder d) liegt demgemäß vorzugsweise unter 20 Gew.-%, insbesondere unter 8 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Komponente b). Oftmals handelt es sich bei den Polyisocyanat- Polyadditionsprodukten A) um reine Polyurethanschaumstoffe, bei deren Herstellung keine Verbindungen mit gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähigen Aminogruppen mitverwendet werden.It is an essential point that in the production of polyisocyanate Polyaddition products component b) in such an amount arrives that the proportion by weight of component b), based on the weight of the Components a) to d) at least 5% by weight, preferably at least 10% by weight is, the total proportion of components c) and (or d) is accordingly preferably below 20% by weight, in particular below 8% by weight, based on the Weight of component b). Often the polyisocyanate Polyaddition products A) around pure polyurethane foams, in their manufacture no compounds with amino groups reactive towards isocyanate groups can also be used.
Falls es sich bei den Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten A) um Schaumstoffe handelt, müssen bei ihrer Herstellung zwingend an sich bekannte Treibmittel e), gegebenenfalls neben weiteren Hilfs- und Zusatzmitteln e) eingesetzt werden. In Betracht kommen hierbei sowohl chemische als auch physikalische Treibmittel oder auch in den Ausgangskomponenten gelöste inerte Gase. Geeignete Treibmittel sind beispielsweise in EP-B-00 81 701, Kolonne 8, Zeile 31 bis Zeile 51, bzw. in dem dort zitierten "Kunststoff-Handbuch" so beschrieben. Bevorzugtes Treibmittel ist Wasser.If the polyisocyanate polyadducts A) are foams known blowing agents e), optionally used in addition to other auxiliaries and additives e). In Both chemical and physical blowing agents or also inert gases dissolved in the starting components. Suitable blowing agents are for example in EP-B-00 81 701, column 8, line 31 to line 51, or in the "Plastic manual" cited there described as such. Preferred blowing agent is Water.
Falls es sich bei den Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten A) um massive Werkstoffe handelt, die eine Dichte von über 0,4 bis 0,6 gr/ccm aufweisen, werden Treibmittel allenfalls in sehr geringer Menge mitverwendet, um eine gewisse mikroporöse Struktur zu erhalten oder um die Verarbeitbarkeit der Reaktionsgemische zu erleichtern.If the polyisocyanate polyadducts A) are massive Materials that have a density of more than 0.4 to 0.6 gr / ccm will be At most, propellants are used in very small quantities to a certain extent microporous structure or to maintain the processability of the To facilitate reaction mixtures.
Die Herstellung der Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte A) kann im übrigen unter Mitverwendung von Füll- und/oder Verstärkungsstoffen e) erfolgen, die, falls überhaupt, in Mengen von bis zu 80 Gew.-%, insbesondere von 20 bis 60 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht aller Ausgangskomponenten a) bis e) mitverwendet werden können. The preparation of the polyisocyanate polyadducts A) can also be found below Use of fillers and / or reinforcing materials e), which, if in general, in amounts of up to 80% by weight, in particular from 20 to 60% by weight, based on the total weight of all starting components a) to e) can be.
Geeignete Füll- und/oder Verstärkungsstoffe sind beispielsweise Bariumsulfat, Kieselgur, Schlämmkreide, Mica oder insbesondere Glasfasern, LC-Fasern, Glasflakes, Glaskugeln, Metall- oder Kohlefasern. Vorteilhaft kann auch sehr feines Polymerpulver, besonders Polyurethan-Pulver aus gemahlenem Weich- oder Hartschaum und PUR-RIM-Pulver, eingesetzt werden.Suitable fillers and / or reinforcing materials are, for example, barium sulfate, Diatomaceous earth, sludge chalk, mica or in particular glass fibers, LC fibers, Glass flakes, glass balls, metal or carbon fibers. Very fine can also be advantageous Polymer powder, especially polyurethane powder made from ground soft or Rigid foam and PUR-RIM powder can be used.
Weitere, gegebenenfalls mitzuverwendende Hilfs- und Zusatzmittel e) sind beispielsweise die üblichen Katalysatoren für die Polyisocyanat- Polyadditionsreaktionen, oberflächenaktive Zusatzstoffe, Zellregler, Pigmente, Farbstoffe, Flammschutzmittel, Stabilisatoren, Weichmacher oder fungistisch bzw. bakteriostatisch wirkende Substanzen, wie sie beispielsweise in EP-B-00 81 701, Kolonne 6, Zeile 40 bis Kolonne 9, Zeile 31 beispielhaft beschrieben sind.Further auxiliaries and additives e) that may be used are for example the usual catalysts for the polyisocyanate Polyaddition reactions, surface-active additives, cell regulators, pigments, Dyes, flame retardants, stabilizers, plasticizers or fungist or bacteriostatic substances, such as those described in EP-B-00 81 701, Column 6, line 40 to column 9, line 31 are described by way of example.
Bei der Komponente B) handelt es sich um thermoplastische Kunststoffe, beispielsweise um Polyolefine wie Polypropylen oder Polyethylen, Mischpolymerisate des Propylens mit anderen olefinisch ungesättigten Monomeren, schlagzähmodifizierte Polyolefine wie beispielsweise Gemische aus Polypropylen und Ethylen/Propylen/Dien-Mischpolymerisaten, Polyacrylaten wie beispielsweise Polymethylmethacrylate, Polystyrole, Styrol/Acrylnitril-Mischpolymerisate, Polycarbonate, lineare, thermoplastische Polyurethane, Polyester wie Polyethylen- oder Polybutylen-terephthalat, Vinylchlorid-Polymerisate und Copolymerisate wie Polyvinylchlorid oder PVC-ABS-Polymerisate. Bevorzugt werden Polypropylen, Mischpolymerisate von Propylen mit anderen olefinisch ungesättigten Monomeren, lineare thermoplastische Polyurethane, weichgemachtes Polyvinylchlorid oder PVC/ABS-Blend eingesetzt.Component B) is a thermoplastic, for example polyolefins such as polypropylene or polyethylene, Copolymers of propylene with other olefinically unsaturated monomers, impact modified polyolefins such as mixtures of polypropylene and Ethylene / propylene / diene copolymers, polyacrylates such as Polymethyl methacrylates, polystyrenes, styrene / acrylonitrile copolymers, Polycarbonates, linear, thermoplastic polyurethanes, polyesters such as polyethylene or polybutylene terephthalate, vinyl chloride polymers and copolymers such as Polyvinyl chloride or PVC-ABS polymers. Polypropylene, Copolymers of propylene with other olefinically unsaturated monomers, linear thermoplastic polyurethanes, plasticized polyvinyl chloride or PVC / ABS blend used.
Ferner möglich, jedoch im vorliegenden Fall weniger bevorzugt, ist die Verwendung von Polyimiden, Polysulfonen, Polyethersulfonen, aromatischen Polyacrylaten, Polybenzthiazolen, aliphatischen und/oder aromatischen Polyamiden, Polyetherketonen, Polyphenylensulfiden. The use is also possible, but less preferred in the present case of polyimides, polysulfones, polyether sulfones, aromatic polyacrylates, Polybenzthiazoles, aliphatic and / or aromatic polyamides, Polyether ketones, polyphenylene sulfides.
Die Komponente B) kann aus einzelnen derartiger Kunststoffe oder auch aus beliebigen physikalischen Mischungen, beispielsweise als heterogenes oder homogenes Polymersystem, in Form von Blends oder von Polymerlegierungen zum Einsatz gelangen.Component B) can consist of individual plastics of this type or also any physical mixtures, for example as heterogeneous or homogeneous Polymer system, in the form of blends or polymer alloys reach.
Auch die Komponente B) kann Hilfs- und Zusatzstoffe, insbesondere Füll- und Verstärkungsstoffe der genannten Art in Mengen von bis zu 80 Gew.-% bezogen auf das Gewicht der Komponente B) enthalten.Component B) can also contain auxiliaries and additives, in particular fillers and Reinforcing materials of the type mentioned in amounts of up to 80% by weight contain the weight of component B).
Das Verfahren wird bevorzugt auf einer für Futtermittel entwickelten Flachmatrizenpresse durchgeführt; solche Maschinen sind beispielsweise bei Fa. Kahl-Maschinenbau, Reinbeck, BRD, erhältlich. Bei diesen Maschinen laufen mehrere kleine Walzen auf einer horizontalen Lochscheibe im Kreis um; der Antrieb der Walzen erfolgt durch eine zentrale Welle. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, die kleinen Walzen über Zahnkränze auf der Matrizenebene und Zahnkränze auf den Achsen der kleinen Walzen über die zentrale Welle zusätzlich anzutreiben, so daß die Walzen unter Friktion mit der Lochscheibe auf den Lochscheiben umlaufen. Für die Pulverherstellung ist es essentiell, daß das Verhältnis von Lochdurchmesser und Lochlänge einer Bohrung in der Flachmatrize den Wert von 7,5, bevorzugt von 5 unterschreitet.The method is preferably developed on a feed Flat die press carried out; such machines are for example from Kahl-Maschinenbau, Reinbeck, FRG, available. Run on these machines several small rollers in a circle on a horizontal perforated disc; the drive the rolling is done by a central shaft. There is also the option of small rollers over sprockets on the die level and sprockets on the To drive the axes of the small rollers via the central shaft, so that the rollers rotate under friction with the perforated disc on the perforated discs. For it is essential that the ratio of hole diameter and Hole length of a hole in the flat die has a value of 7.5, preferably 5 falls below.
Die kleinen Walzen scheren das zu verarbeitende Material gemeinsam mit der Flachmatrize und pressen es dann durch die Bohrungen, hierbei kann das Material verdichtet werden. Es wird dabei an den Wänden der Bohrung geschert und die erzeugte Reibung des Materials untereinander und an den Bohrungswänden erzeugt eine - an sich hierbei ungewünschte - Temperaturerhöhung des Materials. Diese Temperaturerhöhung kann in einfacher Weise über die Dicke der Flachmatrize bzw. über den Durchmesser und die genaue Form der Bohrungen in der Flachmatrize eingestellt werden. The small rollers shear the material to be processed together with the Flat die and then press it through the holes, this can be the material be compressed. It is sheared on the walls of the hole and the generated friction of the material against each other and on the bore walls a - in this case undesirable - temperature increase of the material. This The temperature can be increased in a simple manner via the thickness of the flat die or about the diameter and the exact shape of the holes in the flat die can be set.
Die Flachmatrize sollte eine gewisse Dicke haben, damit sie dem Druck der Preßwalzen widerstehen kann; aus dem oben erwähnten Grunde sollte die Flachmatrize jedoch nicht zu dick sein, um das Pulver im nachfolgenden Verdichtungsprozeß nicht zu stark zu erwärmen und erneut zu einem kompakten Material zu versintern. Hierbei ist darauf zu achten, daß die verfahrensbedingte Erwärmung der Materialien Werte von 140°C bei Weichschaum und 170°C bei RIM- Werkstoffen nicht überschreitet.The flat die should have a certain thickness so that it can withstand the pressure of the Press rolls can withstand; for the reason mentioned above, the Flat die, however, should not be too thick for the powder in the following Compression process not to heat too much and again to a compact To sinter material. It is important to ensure that the procedural Heating of the materials values of 140 ° C for soft foam and 170 ° C for RIM Materials.
Natürlich kann die Flachmatrize auch separat temperiert werden; vorzugsweise wird die Flachmatrize jedoch gekühlt. Eine wirkungsvolle Kühlmethode besteht darin, das verwendete Kühlmittel mit dem Mahlgut direkt in die Flachmatrizenpresse einzugeben; ein bevorzugtes Kühlmittel ist Wasser. Schaumförmige Materialien werden bevorzugt mit dem Kühlmittel vollgesaugt in die Flachmatrizenpresse eingegeben.Of course, the flat die can also be tempered separately; is preferred however, the flat die is cooled. An effective cooling method is that used coolant with the regrind directly into the flat die press to enter; a preferred coolant is water. Foam materials are preferably soaked in the coolant in the flat die press entered.
Beispielhaft ist die genaue Wirkungsweise dieser Flachmatrizenpresse in Maschinenmarkt Würzburg 32 (1989) Seite 2 ff und 37 (1989) Seite 4 ff beschrieben.The exact mode of operation of this flat die press in is exemplary Maschinenmarkt Würzburg 32 (1989) page 2 ff and 37 (1989) page 4 ff.
Die erfindungsgemäßen Pulver besitzen eine hohe Schüttdichte von ca. 0,3 bis 0,5 g/cm3, sind rieselfähig und damit für eine wirtschaftliche Weiterverarbeitung gut geeignet.The powders according to the invention have a high bulk density of approximately 0.3 to 0.5 g / cm 3 , are free-flowing and are therefore well suited for economical further processing.
Das so hergestellte Pulver eignet sich als Ausgangsmaterial für verschiedenste Recycling-Techniken:The powder produced in this way is suitable as a starting material for a wide variety of products Recycling techniques:
- - Pulver aus Polyurethan-, Polyharnstoff- und Polyurethan-polyharnstoff- Werkstoffen kann der konventionellen Thermoplastverarbeitung zugeführt werden und läßt sich dabei relativ einfach mit konventionellen Thermoplasten gemeinsam verarbeiten und dabei blenden. - Powder made of polyurethane, polyurea and polyurethane-polyurea Materials can be fed to conventional thermoplastic processing and can be done relatively easily with conventional Process thermoplastics together and dazzle them.
-
- Polyurethane sind in dieser Pulverform bei chemolytischen Verfahren wie
z. B. Glykolyse, Aminolyse und Hydrolyse vorteilhaft einsetzbar.
Auch für das Fließpressen ist die Pulverform vorteilhaft. Dies gilt besonders dann, wenn als Ausgangsmaterial lackierte RIM-Bauteile eingesetzt werden.- Polyurethanes are in this powder form in chemolytic processes such. B. glycolysis, aminolysis and hydrolysis can be used advantageously.
The powder form is also advantageous for extrusion. This is especially true if coated RIM components are used as the starting material. - - Polyurethane sind nur in Pulverform bei der Regrind-Technik, also bei der Einarbeitung als Füllstoffe in Polyurethan-Reaktionsgemische überhaupt einsetzbar.- Polyurethanes are only in powder form with the Regrind technique, i.e. with incorporation as fillers in polyurethane reaction mixtures usable at all.
- - Das so hergestellte Pulver kann für thermoplastische Behandlungsverfahren vorteilhaft eingesetzt werden.- The powder thus produced can be used for thermoplastic Treatment methods can be used advantageously.
Herstellung: Komponente a)
60 Gew.-Teile eines trifunktionellen Polyethers, Molgewicht 6000,
hergestellt durch Addition von insgesamt 87% PO und
13% EO auf TMP,
40 Gew.-Teile eines gefüllten Polyethers, Molgewicht 6000, hergestellt
durch blockweise Addition von 68,75% PO, 14,58% EO
und 16,66% TDI-Hydrazin-Polyadditionsprodukt auf TMP,
3,8 Gew.-Teile Wasser,
0,05 Gew.-Teile Katalysator 1,
0,25 Gew.-Teile Katalysator 2,
0,45 Gew.-Teile Katalysator 3,
0,4 Gew.-Teile vernetzer Diethanolamin
1,0 Gew.-Teile eines Stabilisators auf Basis Polysiloxan-Polyether-Block-
Copolymer
werden zusammengemischt und homogen verrührt.Production: component a)
60 parts by weight of a trifunctional polyether, molecular weight 6000, produced by adding a total of 87% PO and 13% EO to TMP,
40 parts by weight of a filled polyether, molecular weight 6000, produced by blockwise addition of 68.75% PO, 14.58% EO and 16.66% TDI-hydrazine polyaddition product on TMP,
3.8 parts by weight of water,
0.05 part by weight of catalyst 1,
0.25 part by weight of catalyst 2,
0.45 part by weight of catalyst 3,
0.4 part by weight of crosslinking diethanolamine
1.0 part by weight of a stabilizer based on polysiloxane-polyether block copolymer
are mixed together and stirred until homogeneous.
Herstellung: Komponente b)
TDI 80/20 und PMDI werden im Verhältnis 70 : 30 homogen vermischt.Production: component b)
TDI 80/20 and PMDI are mixed homogeneously in a ratio of 70:30.
Herstellung Polyisocyanat-Polyadditionsprodukt A)
105,95 Gew.-Teile der Komponente a) werden mit 48,5 Gew.-Teilen der
Komponente b) zusammengegeben und 5 s mit einem Laborrührer (Durchmesser des
Rührblattes ca. 5 cm) bis 4200 U/min homogenisiert. Sofort danach wird das
Reaktionsgemisch in eine auf 55°C vorgewärmte, mit einem Trennmittel auf
Wachsbasis eingetrennte, Form gegeben und die Form geschlossen. Nach 10 min
Formstandzeit kann das geschäumte Polyisocyanat-Polyadditionsprodukt entformt
werden.Production of polyisocyanate polyaddition product A)
105.95 parts by weight of component a) are combined with 48.5 parts by weight of component b) and homogenized for 5 s with a laboratory stirrer (diameter of the stirring blade approx. 5 cm) to 4200 rpm. Immediately afterwards, the reaction mixture is placed in a mold preheated to 55 ° C. and separated with a wax-based release agent and the mold is closed. After 10 minutes of mold life, the foamed polyisocyanate polyaddition product can be removed from the mold.
Der entformte Formkörper wird auf einer handelsüblichen Schneidmühle, erhältlich z. B. bei Fa. Pallmann, D-6660 Zweibrücken, Modell PS-4-5, in ca. 6 mm große Flocken vorzerkleinert und dann in die Flachmatrizenpresse gegeben. Die Flachmatrizenpresse, Hersteller Fa. Kahl, Reinbeck, Modell 14-175 war mit einer Matrize der Dicke 20 mm bestückt. Die Matrize hatte 200 Löcher des Durchmessers 5 mm. Die Flachmatrizenpresse wurde mit einer Drehzahl von 100 U/min betrieben.The demolded molded article is available on a commercially available cutting mill e.g. B. from Pallmann, D-6660 Zweibrücken, model PS-4-5, in about 6 mm Pre-shredded flakes and then placed in the flat die press. The Flat die press, manufacturer Kahl, Reinbeck, model 14-175 was with one 20 mm thick die. The die had 200 holes in diameter 5 mm. The flat die press was operated at a speed of 100 rpm.
Flocken dieses Materials wurden bei einem Durchsatz von 6,5 kg/h und einer Produktaustragstemperatur von 120°C zu einem Pulver verarbeitet. Die mittlere Partikelgröße dieses Pulvers, gemessen als 50%-Wert der Rückstandskurve einer Siebanalyse, beträgt 140 µm.Flakes of this material were at a throughput of 6.5 kg / h and one Product discharge temperature of 120 ° C processed into a powder. The middle Particle size of this powder, measured as a 50% value of the residue curve Sieve analysis, is 140 µm.
Es werden gemischt:The following are mixed:
- - 67,40 Teile eines Polyethers der OH-Zahl 35, erhalten durch blockweise Addition von zuerst 87 Gew.-% Propylenoxid und dann 13 Gew.-% Ethylenoxid an Trimethylolpropan - 67.40 parts of a polyether of OH number 35, obtained by block Addition of first 87% by weight of propylene oxide and then 13% by weight Ethylene oxide on trimethylolpropane
- - 24 Teile eines Gemisches aus 65 Teilen 1-Methyl-3,5-diethyl-2,4- diamino-benzol und 35 Teilen 1-Methyl-3,5-diethyl-2,6-diamino-benzol24 parts of a mixture of 65 parts of 1-methyl-3,5-diethyl-2,4- diamino-benzene and 35 parts of 1-methyl-3,5-diethyl-2,6-diamino-benzene
- - 2 Teile eines Polyricinolsäureesters mit einer < 5 liegenden Säurezahl- 2 parts of a polyricinoleic acid ester with an acid number <5
- - 4,7 Teile eines 2 : 1 : 1-Gemisches aus Detda, Zinkstearat und Bis-(3- dimethylaminopropyl)-amin- 4.7 parts of a 2: 1: 1 mixture of detda, zinc stearate and bis- (3- dimethylaminopropyl) amine
- - 0,7 Teile Dabco 33 LV, ein aminischer Katalysator der Air Products- 0.7 parts of Dabco 33 LV, an amine catalyst from Air Products
- - 0,1 Teile UL 28, ein Zinnkatalysator der Witco- 0.1 parts of UL 28, a tin catalyst from Witco
- - 0,1 Teile B 8404, ein Siloxanstabilisator der Goldschmidt AG.0.1 parts of B 8404, a siloxane stabilizer from Goldschmidt AG.
100 Teile dieser Polyolformulierung werden mit 45,6 Teilen gemahlener Glasfaser MF 7901 (Bayer AG) vermischt (entspricht einem Glasendgehalt von 22,5 Gew.-%).100 parts of this polyol formulation are mixed with 45.6 parts of ground glass fiber MF 7901 (Bayer AG) mixed (corresponds to a final glass content of 22.5% by weight).
100 Teile dieser Polyol/Glas-Mischung werden mit 40 Teilen eines Polyisocyanates nach dem Prinzip der Reaktionsspritzgußtechnik unter Verwendung einer geschlossenen Plattenform zu einem plattenförmigen Formkörper verarbeitet. Als Polyisocyanat wurde ein Umsetzungsprodukt von 4,4′-Diisocyanato-Diphenylmethan mit Tripropylenglykol mit einem NCO-Gehalt von 24,5% verwendet.100 parts of this polyol / glass mixture are mixed with 40 parts of a polyisocyanate according to the principle of reaction injection molding technology using a closed plate shape processed into a plate-shaped body. When Polyisocyanate was a reaction product of 4,4'-diisocyanato-diphenylmethane used with tripropylene glycol with an NCO content of 24.5%.
Der plattenförmige Formkörper wird in handtellergroße Stücke gesägt und z. B. auf einer Schneidmühle, erhältlich z. B. bei Fa. Pallmann, D-6660 Zweibrücken, Modell PS-4-5, mit einem Siebeinsatz von 3 mm granuliert.The plate-shaped molded body is sawn into palm-sized pieces and z. B. on a granulator, available e.g. B. at Pallmann, D-6660 Zweibrücken, model PS-4-5, granulated with a sieve insert of 3 mm.
Dieses Granulat mit der Korngröße von ca. 2 mm bis 3 mm, wird in einer Flachmatrizenpresse, Hersfeller Fa. Kahl, Reinbeck, BRD, Modell 14-175 bei einem Durchsatz von 4 kg/h und einer Produktaustragstemperatur von 100°C zu einem Pulver verarbeitet (Auslegung der Flachmatrize siehe Beispiel 1). Zur Kühlung des Mahlgutes wurde auf 1 kg des Mahlgutes 100 g Wasser mit auf die Flachbettmatrizenpresse gegeben. Die mittlere Partikelgröße dieses Pulvers, gemessen als 50%-Wert der Rückstandskurve einer Siebanalyse, beträgt 220 µm.This granulate with a grain size of approx. 2 mm to 3 mm, is in one Flat die press, Hersfeller from Kahl, Reinbeck, Germany, model 14-175 at one Throughput of 4 kg / h and a product discharge temperature of 100 ° C in one Powder processed (for layout of the flat die, see example 1). To cool the Ground material was 100 g of water on 1 kg of the ground material Given flat bed die press. The average particle size of this powder, measured as a 50% value of the residue curve of a sieve analysis is 220 µm.
Claims (15)
- a) organischen Polyisocyanaten,
- b1) Verbindungen mit einem Molekulargewicht von 1800 bis 12 000, welche im statistischen Mittel mindestens 3 gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähige Gruppen aufweisen,
- b2) gegebenenfalls Verbindungen mit einem Molekulargewicht von 1800 bis 12 000, welche im statistischen Mittel mindestens 2 gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähige Gruppen aufweisen,
- a) organic polyisocyanates,
- b1) compounds with a molecular weight of 1800 to 12,000, which on average have at least 3 groups which are reactive toward isocyanate groups,
- b2) optionally compounds with a molecular weight of 1800 to 12,000, which on average have at least 2 groups which are reactive toward isocyanate groups,
- c) Polyaminen mit mindestens zwei primären und/oder sekundären, aromatisch gebundenen Aminogruppen des Molekulargewichtsbereiches 180 bis 400
- c) polyamines with at least two primary and / or secondary, aromatically bound amino groups in the molecular weight range from 180 to 400
- d) Ethergruppen aufweisenden (Cyclo)alkanpolyolen und/der (Cyclo)-alkanpolyaminen des Molekulargewichtsbereiches 18 bis 1799,
- d) ether groups (cyclo) alkane polyols and / or (cyclo) alkane polyamines of the molecular weight range 18 to 1799,
- e) den aus der Polyurethanchemie an sich bekannten Hilfs- und Zusatzmitteln,
- e) auxiliaries and additives known per se from polyurethane chemistry,
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