DE3530754A1 - Polyurethan-hartschaumstoffe, verfahren zu ihrer herstellung sowie vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens - Google Patents

Description

Die vorliegenden Erfindung betrifft gefüllte Polyurethan- Hartschaumstoffe, deren Verwendung und ein Verfahren zu deren Herstellung. Ein spezieller Mischkopf zur Durchfüh­ rung des Verfahrens ist ebenfalls Gegenstand dieser Er­ findung.

Kunststoffe sind heute nicht mehr wegzudenkende Werkstoffe, die auf nahezu allen Gebieten des täglichen Lebens die frü­ her üblichen Werkstoffe wie Holz, Metall, natürliche Fa­ sern, usw. teilweise oder ganz ersetzt haben. Andererseits hat sich in den letzten Jahren zunehmend die Erkenntnis durchgesetzt, daß Rohstoffe zur Herstellung von Kunststof­ fen nicht in unbegrenzten Mengen zur Verfügung stehen. Des weiteren werfen Materialien aus Kunststoff dann Probleme auf, wenn sie nicht mehr gebraucht werden, da sie meist nicht natürlich abgebaut werden können und deshalb als Abfall die Umwelt belasten. Nicht mehr benötigte Kunststoffmate­ rialien eigneten sich bisher bestenfalls zur Gewinnung von Wärme durch Verbrennung, wobei aber auch die sich bei der Verbrennung bildenden gasförmigen Produkte zum Teil hoch­ giftig sind und deshalb ebenfalls zur Umweltverschmutzung beitragen. Wegen der soeben genannten Probleme besteht schon seit langer Zeit das dringende Bedürfnis, Kunststoff­ abfälle einer neuerlichen Verwendung zuführen zu können, was nicht nur aus ökonomischer, sondern auch aus umweltbe­ zogener Sicht viele offensichtliche Vorteile mit sich brin­ gen würde.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu­ grunde, neue Kunststoffmaterialien mit wertvollen Eigen­ schaften zur Verfügung zu stellen, die zu einem beträcht­ lichen Teil aus aus Abfällen zurückgewonnenen Kunststoffen bestehen können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Polyurethan- Hartschaumstoff, wie er im obigen Anspruch 1 definiert ist, gelöst. Die Ansprüche 2 bis 10 geben bevorzugte Ausführungs­ formen dieses Polyurethan-Hartschaumstoffs wieder.

Gegenüber den klassischen Polyurethan-Hartschaumstoffen, wie sie schon seit langer Zeit bekannt sind, zeichnen sich die erfindungsgemäßen Polyurethan-Hartschaumstoffe dadurch aus, daß sie sich nicht nur aus den für derartige Kunststoffe übli­ chen Komponenten bestehen, sondern als weitere Komponente 5 bis 75 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht, Kunststoff­ teilchen enthalten, die den Ausgangsmaterialien für den Polyurethanschaumstoff vor deren Umsetzung als solche zu­ gemischt werden. Vorzugsweise bestehen diese Kunststoff­ teilchen aus zurückgewonnenem Kunststoff-Abfall.

Als verwendbare Kunststoffe kommen dabei generell alle be­ kannten Kunststoffe in Frage, wie z. B. Polyolefine, Poly­ ester, Polyamide, Polyvinylchlorid, Polystyrol, vernetzte und unvernetzte Kautschuke, Polyacrylate und Polymethacry­ late, um nur die gebräuchlichsten zu nennen. Selbstverständ­ lich sind nicht nur Homopolymere, sondern auch alle Arten von Mischpolymeren und Mischungen von Polymeren einsetzbar. Dabei spielt es keine Rolle, ob es sich um harte, mittel­ harte oder weiche Kunststoffe handelt. Als besonders ge­ eignet haben sich Polyethylen und Polyvinylchlorid erwiesen. Werden Mischungen von Kunststoffen eingesetzt, ist es be­ sonders vorteilhaft, wenn alle Komponenten der Mischung in ungefähr gleichen Mengen vorhanden sind.

Obwohl die Größe der Kunststoffteilchen keine entscheidende Rolle spielt, ist es zweckmäßig, sie in Größen zwischen 0,2 bis 10 mm, vorzugsweise 3 bis 6 mm, (jeweils größte Abmes­ sung) einzusetzen. Soll Kunststoff-Recyclingmaterial, das aus jeder denkbaren Quelle stammen kann (alte Tüten, Behäl­ ter, Gehäuse, Kunstfasern etc.), verwendet werden, so lie­ gen die Teilchen zweckmäßig in Form eines (flockigen, noch nicht verdichteten) Agglomerats oder eines (körnigen) Rege­ nerats vor. Verfahren zur Herstellung derartiger Materialien aus z. B. in Wasch-Regenerieranlagen aufbereiteten Kunststoff­ abfällen sind im Stand der Technik bekannt. Auf sie muß des­ halb hier nicht näher eingegangen werden. Nach derartigen Verfahren aufbereitete Kunststoffabfälle sind im Handel erhältlich.

Außer den soeben beschriebenen Kunststoffteilchen werden zur Herstellung der erfindungsgemäßen Schaumstoffe die für die­ se Zwecke üblichen Ausgangsstoffe eingesetzt. Diese Mate­ rialien sind dem Fachmann geläufig bzw. der einschlägigen Literatur auf dem Kunststoffgebiet zu entnehmen. In diesem Zusammenhang wird auf den Artikel von K. Uhlig in "Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie", 4. Auflage, Band 19, Seiten 301 bis 340, Verlag Chemie, Weinheim 1980 und die dort zitierten Publikationen verwiesen, auf die hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird. Deshalb soll im folgen­ den nur kurz und lediglich beispielhaft auf die neben den Kunststoffteilchen zur Herstellung des erfindungsgemäßen Hartschaumstoffs wesentlichen bzw. nur fakultativen Aus­ gangsmaterialien eingegangen werden.

Als Polyol-Komponente des Polyurethangerüsts der erfin­ dungsgemäßen Hartschaumstoffe können sowohl Polyetherpoly­ ole als auch Polyesterpolyole eingesetzt werden. Als Poly­ etherpolyole kommen wegen ihrer leichten Zugänglichkeit vor allem diejenigen in Frage, die aus di- bis polyfunktionel­ len Startermolekülen und Ethylenoxid und/oder Propylenoxid hergestellt werden. Werden flammwidrige Hartschaumstoffe gewünscht, ist die Verwendung von Epichlorhydrin und Tri­ chlorbutenoxid empfehlenswert. Geeignete Startermoleküle sind z. B. Ethylenglykol, 1,2-Propylenglykol, Bisphenol A, Trimethylolpropan, Trimethylolethan, Glycerin, Pentaerythrit, Sorbit, Zucker, abgebaute Stärke, Wasser und Ethylendiamin. Selbstverständlich können auch andere als die genannten Verbindungen zur Herstellung der Polyether eingesetzt wer­ den. Zu den geeigneten Polyethern zählen auch Polyether- Dispersionen, d. h. Zweiphasensysteme mit einem harten Poly­ meren, z. B. einem Acrylnitril-Styrol-Polymer oder einem Polyharnstoff als disperser Phase.

Zur Herstellung von Polyesterpolyolen werden zweckmäßiger­ weise di- und trifunktionelle Polyole mit Dicarbonsäuren bzw. deren Anhydriden polykondensiert. Als geeignete Poly­ ole sind z. B. Ethylenglykol, 1,2-Propandiol, 1,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol, Neopentylglykol, Diethylenglykol, Glycerin, Trimethylolpropan und Hexantriol zu nennen. Als Dicarbon­ säuren bzw. Anhydride kommen u. a. Bernsteinsäure, Adipin­ säure, Phthalsäureanhydrid, Hexahydrophthalsäure und Iso­ phthalsäure in Frage.

Selbstverständlich sind auch andere Oligomere und Polymere mit funktionellen Gruppen als Polyolkomponente für die er­ findungsgemäßen Polyurethan-Hartschaumstoffe verwendbar. Lediglich beispielhaft seien in diesem Zusammenhang Polythio­ ether, Polyacetale, Polyesteramide, Alkydharze und Poly­ siloxane genannt.

Besonders bevorzugte Polyolkomponenten sind hochverzweigte Polyole, z. B. Polyether auf der Basis Sorbit oder Zucker.

Die Polykomponente hat üblicherweise eine Molmasse zwischen 800 und 3000. Besonders bevorzugte Polyole haben eine Mol­ masse unter 1500, und insbesondere unter 1000.

Als Polyisocyanate, die ein weiteres essentielles Ausgangs­ material für die erfindungsgemäßen Polyurethane-Hartschaum­ stoffe darstellen, eignen sich insbesondere aromatische Polyisocyanate, obwohl auch aliphatische Polyisocyanate Verwendung finden können. Insbesondere wegen ihrer leicht­ ten Zugänglichkeit besonders bevorzugte aromatische Poly­ isocyanate sind z. B. 4- und 2-Methyl-1,3-phenylendiisocya­ nat und Gemische derselben (TDI), Naphthylen-1,5-diisocya­ nat (NDI), Diphenylmethan-4,4′-diisocyanat (MDI) und Tri­ phenylmethan-4,4′,4′′-triisocyanat. Diese Grundtypen kön­ nen vielfältig modifiziert sein, z. B. indem die Isocyanat­ gruppen gegebenenfalls entweder durch Ringbildung (Dimeri­ sierung, Trimerisierung) oder durch Anlagerung von Pheno­ len (Malonsäure) u. a. blockiert sind. Als besonders geeig­ net hat sich MDI, entweder als solches oder in Mischung mit anderen (aromatischen) Polyisocyanaten erwiesen.

Eine dritte wesentliche Komponente der Ausgangsmaterialien für die erfindungsgemäßen Polyurethan-Hartschaumstoffe sind die Katalysatoren bzw. Aktivatoren. Sowohl Lewis-Basen als auch Lewis-Säuren können verwendet werden. Als beispiel­ haft für Lewis-Basen seien tertiäre Amine, wie z. B. Diaza­ bicyclo-octan, Triethylamin, Dimethylbenzylamin, Bis-(di­ methylaminoethyl)ether, Tetramethylguanidin und Bis-dimethyl­ aminomethyl-phenol genannt. Katalytisch wirksame Lewis- Säuren sind insbesondere die zinnorganischen Verbindungen, wie z. B. Zinn-di-ethylhexoat (Zinndioctoat), Dibutylzinn­ dilaurat, Dibutylzinn-bis-dodecyl-mercaptid und Blei-phe­ nyl-ethyl-di-thiocarbaminat. Selbstverständlich sind die verwendbaren Katalysatoren nicht auf die oben genannten be­ schränkt und es können auch Mischungen derselben, z. B. eine Mischung aus tertiärem Amin und zinnorganischer Verbindung eingesetzt werden.

Als Treibmittel für die erfindungsgemäßen Polyurethan-Hart­ schaumstoffe werden die üblichen halogenierten Kohlenwasser­ stoffe, vorzugsweise in Kombination mit Wasser, eingesetzt. Geeignete halogenierte Kohlenwasserstoffe sind z. B. Mono­ fluortrichlormethan, Dichlormethan, Difluordichlormethan, Trichlormonofluormethan, 1,1-Dichlor-1-fluorethan und 1,2,2- Trifluor-1,1,2-trichlorethan. Besonders bevorzugt wird Mo­ nofluortrichlormethan.

Obwohl die Anwesenheit von üblichen Füllstoffen in den vorliegenden Hartschaumstoffen nicht zwingend ist, stellen Polyurethan- Hartschaumstoffe, die derartige Füllstoffe enthalten, eine bevorzugte Ausführungsform dar. Als beispielhaft für ge­ eignete Füllstoffe seien Kreide, Schwerspat, Kaolin und Bariumsulfat genannt. Dabei hat der Füllstoff vorzugsweise eine Teilchengröße von 1600 bis 10 000 mesh, vorzugsweise 5000 bis 7000 mesh (DIN-Werte). Ein besonders bevorzugter Füllstoff ist ein unter dem Handelsnamen "Dorsilit" erhältliches kaolinhaltiges Material.

Weitere fakultative Additive zur Herstellung der erfin­ dungsgemäßen Hartschaumstoffe sind z. B. Stabilisatoren der verschiedensten Wirkrichtungen, wie Schaum-Stabilisatoren (z. B. Polysiloxan-polyether-copolymerisate unterschiedli­ chen Aufbaus), Hydrolysestabilisatoren, Oxidationsstabili­ satoren und UV-Stabilisatoren. Derartige Stabilisatoren sind im Handel erhältlich.

Weitere fakultative Additive sind Farbstoffe und insbeson­ dere Flammschutzmittel. Die Verwendung von Flammschutzmit­ teln ist insbesondere dann angezeigt, wenn die erfindungs­ gemäßen Hartschaumstoffe auf dem Bausektor eingesetzt wer­ den sollen. Derartige Flammschutzmittel enthalten meist Phosphor und/oder Halogen. Beispiele hierfür sind Tris­ chlorethylphosphat, Diethyl-N-bis-hydroxyethyl)aminoethyl­ phosphonat und Ammoniumpolyphosphate. Auch stickstoffreiche Verbindungen wie Melamin und dessen Derivate können als Flammschutzmittel Verwendung finden.

Die Mengenverhältnisse, in denen die obigen Ausgangsverbin­ dungen für die erfindungsgemäßen Polyurethan-Hartschaum­ stoffe eingesetzt werden, können im weiten Rahmen variieren und hängen sowohl von der Struktur der Ausgangsmaterialien als auch vom beabsichtigten Verwendungszweck des Hartschaum­ stoffs ab. Die im folgenden genannten Mengenverhältnisse sollen deshalb nur als Anhaltspunkt dienen. Selbst größere Abwei­ chungen von den angegebenen Mengenverhältnissen können sich im Einzelfall als günstig oder sogar notwendig erweisen.

Wie bereits oben erwähnt, liegt das teilchenförmige Kunst­ stoffmaterial in einer Menge zwischen 5 und 75 Gew.-%, be­ zogen auf das Gesamtgewicht des fertigen Polyurethan-Hart­ schaumstoffs, vor.

Gewöhnlich werden Polyisocyanat- und Polyolkomponenten in solchen relativen Mengen verwendet, daß das Verhältnis der gesamten NCO-Äquivalente zum gesamten aktiven Wasserstoff­ äquivalent (Polyol und gegebenenfalls verwendetes Wasser) zwischen etwa 0,8 und 1,5 (vorzugsweise zwischen 0,9 und 1,35, und insbesondere zwischen 1,0 bis 1,2) Äquivalente NCO pro Äquivalent aktiven Wasserstoffs beträgt.

Die Katalysatoren (Aktivatoren) und Stabilisatoren sind normalerweise in Mengen bis zu 10 Gewichtsteilen, vorzugs­ weise bis zu 5 Gewichtsteilen und insbesondere bis zu 2 Gewichtsteilen pro 100 Teile Polyolkomponente anwesend. Nach unten sind dabei keine Grenzen gesetzt.

Das organische Treibmittel wird gewöhnlich in Mengen zwi­ schen 1 und 100 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile Poly­ olkomponente verwendet, wobei Mengen zwischen 10 und 80 Gewichtsteile Treibmittel pro 100 Gewichtsteile Polyol besonders bevorzugt werden. Das vorzugsweise ebenfalls anwe­ sende Wasser wird gewöhnlich in Mengen von nicht mehr als 10 Gewichtsteilen Wasser pro 100 Gewichtsteile Polyolkomponente einge­ setzt. Ein besonders bevorzugter Bereich liegt zwischen 1 und 5 Gew.- Teilchen Wasser pro 100 Gewichtsteile Polyolkomponente. Dabei muß auch der Feuchtigkeitsgehalt der Kunststoffteilchen mitberücksichtigt werden.

Der ebenfalls vorzugsweise anwesende Füllstoff wird bevor­ zugt in Mengen zwischen 8 und 20 Gewichtsteilen pro 100 Gew.-Teile Kunststoffteilchen (Trockengewicht) eingesetzt. Bei Verwendung von Dorsilit als Füllstoff haben sich Mi­ schungsverhältnisse von Regenerat zu Dorsilit von ungefähr 100 : 15 und Agglomerat zu Dorsilit von ungefähr 100 : 10 als besonders günstig erwiesen.

Das gegebenenfalls anwesende Flammschutzmittel kann in Men­ gen von 1 bis 45 Gewichtsteilen, insbesondere 1 bis 20 Ge­ wichtsteilen pro 100 Gewichtsteile Polyolkomponente zum Einsatz gelangen.

Das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Poly­ urethan-Hartschaumstoffe aus den oben genannten Ausgangs­ materialien stellt ebenfalls einen Gegenstand der vorlie­ genden Erfindung dar. Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch den obigen Anspruch 11 definiert. Die Ansprüche 12 bis 18 betreffen bevorzugte Ausführungsformen dieses Ver­ fahrens.

Um die in den erfindungsgemäßen Polyurethan-Hartschaumstoff einzuverleibenden Kunststoffteilchen verwendbar zu machen, sollten diese möglichst unmittelbar vor ihrem Einsatz ge­ trocknet werden, so daß sie einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 15 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 10 Gew.-%, aufweisen. Besonders vorteilhaft ist ein Feuchtigkeitsge­ halt von weniger als 5 Gew.-%. Die Trocknung kann in jeder dem Fachmann für diesen Zweck geläufigen Apparatur durch­ geführt werden, z. B. in einem Bandtrockner oder einem Trom­ meltrockner.

Soll ein anorganischer und/oder organischer Füllstoff im Endprodukt anwesend sein, so wird es bevorzugt, diesen den Kunststoffteilchen nach deren Trocknung zuzumischen. Das Vermischen kann mit beliebig einfachen Mitteln erfolgen, selbst ein üblicher Betonmischer erfüllt dabei den gewünsch­ ten Zweck.

Die gegebenenfalls mit dem Füllstoff vorgemischten und ge­ trockneten Kunststoffteilchen werden dann in einen Misch­ kopf gegeben, worauf alle übrigen Ausgangsmaterialien mit Ausnahme der Isocyanatkomponente zugegeben werden. Gege­ benenfalls können diese Ausgangsmaterialien bereits als gebrauchs­ fertige Mischung vorformuliert sein. Eine geeignete, ver­ wendungsfertige Formulierung wird z. B. von der Firma Elastogran unter der Bezeichnung "Elastopor H210", Kompo­ nente A vertrieben. Dieser Komponente A können pro 100 Gew.- Teile noch bis zu 1 Gew.-Teil Wasser, vorzugsweise destil­ liert, zugesetzt werden. Die mit Ausnahme der Isocyanatkom­ ponente vollzählig im Mischkopf vorhandenen Ausgangsstoffe werden nun, zweckmäßigerweise bei Raumtemperatur, mit Hilfe ei­ ners Rührers gründlich vermischt. Die benötigte Mischzeit hängt naturgemäß u. a. von der Konstruktion des Rührers und seiner Drehzahl ab, in der Regel wird diese Mischzeit aber 20 Sekunden nicht unterschreiten können. Nach oben sind der Mischzeit keine Grenzen gesetzt.

Nach beendetem Durchmischen wird die Isocyanatkomponente zu­ gegeben, wobei die Zugabe zweckmäßigerweise auf einmal er­ folgt. Ist als Polyolkomponente enthaltende Formulierung Elastopor H210, Komponente A, eingesetzt worden, so wird Ela­ stopor H210, Komponente B, als Isocyanatkomponente verwendet. Das Gewichtsverhältnis von Komponente A zu Komponente B liegt vorzugsweise zwischen 1 : 1 und 1 : 1,3.

Nach der Zugabe der Isocyanatkomponente wird der im Misch­ kopf befindliche Inhalt schnell und kräftig durchgerührt, z. B. mit einem Flügelmischer mit zwei oder drei Flügeln bei einer Umdrehungszahl von ca. 250 Umdrehungen pro Minute. Die Mischzeit beträgt dabei 5 bis 25 Sekunden, vorzugsweise 10 bis 20 Sekunden und insbesondere 10 bis 15 Sekunden. Da­ nach wird die Masse unverzüglich in eine vorgeheizte Form gegeben, in der sie unter Anwendung von Vakuum bei einer Temperatur von 25 bis 75°C, vorzugsweise 30 bis 40°C und insbesondere 8 bis 15 Minuten, zwecks Aushärtung belassen wird. Selbstverständlich kann die Masse auch für länger als 15 Minuten, prinzipiell sogar beliebig lang, in der Form ver­ bleiben; dadurch ergeben sich aber keinerlei Vorteile hin­ sichtlich der Eigenschaften des erfindungsgemäßen Polyure­ than-Hartschaumstoffs.

Sollen aus dem erfindungsgemäßen Hartschaumstoff Platten bzw. Sandwich-Elemente hergestellt werden, wird die Masse zur Aushärtung in eine Flachform gegossen, die vorzugsweise auf der Seite schräg nach oben verlaufende Anschlüsse zum Anlegen eines Vakuums bzw. zum Druchblasen von Preßluft, aufweist. Das Einfüllen der Masse in die Form sollte mög­ lichst schnell erfolgen, da die Masse in der Regel 30 bis 45 Sekunden nach Beendigung des Mischvorgangs zu schäumen beginnt. Dieses Schäumen kann bis ca. maximal 100 Sekunden hinausgezögert werden, indem man z. B. einen geeigneten Ka­ talysator und eine geeignete Konzentration desselben wählt. Unmittelbar nachdem die Masse in die Form gegossen worden ist, wird die Form von oben mittels einer Platte verschlos­ sen, die gegebenenfalls ebenfalls Anschlüsse zum Anlegen eines Vakuums besitzt. Nachdem die Form luftdicht verschlos­ sen worden ist, wird durch die Vakuumanschlüsse die noch in der Form befindliche Luft abgezogen, damit sich die Masse gleichmäßig in der Form ausbreiten kann, was zur Erzielung eines einwandfreien Produkts unbedingt erforderlich ist. Die Größe des Unterdrucks in der Form hängt u. a. von der Viskosität der Formmasse ab. Deshalb sollte das Vakuum in der Form um so besser sein, je viskoser die Formmasse ist. Das angelegte Vakuum sollte jedoch nicht so hoch sein, daß es zu einem Zerreißen der Zellstruktur führt. Zweckmäßiger­ weise erfolgt das Abziehen der Luft für eine Zeitspanne zwischen 20 und 60 Sekunden, wobei die genaue Zeit eben­ falls von der Art der Formmasse abhängt. In jedem Fall soll­ te vermieden werden, daß zu große Mengen an Formmasse in die Vakuumleitungen gelangen.

Die Formmasse, die trotz aller Vorsichtsmaßnahmen in die Vakuumleitungen gelangt ist, kann nach Beendigung des Aus­ härtevorgangs durch Anlegen von Preßluft wieder ausgeblasen werden, wodurch gleichzeitig auch die Form geöffnet wird.

Sollen Sandwichelemente unter Verwendung des erfindungsge­ mäßen Hartschaumstoffs als Füllmaterial hergestellt werden, so wird vor dem Einfüllen der Formmasse die gewünschte äußere Schicht in die Form eingelegt, die Formmasse darauf­ gegossen, und auf die eingefüllte Formmasse vor oder wäh­ rend dem Schließen der Form eine weitere äußere Schicht gegeben. In diesem Fall kann selbstverständlich nur über seitlich an der Form angebrachte Anschlüsse Vakuum gezogen werden. Da die Formmasse selbstverklebend ist, sind zur Herstellung von Sandwichelementen außer der Formmasse und den Beschichtungs-Materialien keine weiteren Materialien, wie z. B. Klebstoff, erforderlich. Als Werk­ stoffe für die Oberflächen der Sandwichelemente kommen vor allem Kunststoffe, Holz, Pappe, Metall, Gips und dgl. sowie geeignete Kombinationen derselben in Betracht. Beispiele hierfür sind Rigips, Vermazell und Promat.

Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, die Flach­ form auf einem fahrbaren Schlitten anzubringen, mit dem die Form nach dem Einfüllen der Formmasse in eine auf der ge­ wünschten Temperatur befindlichen Pressenkammer gefahren wird, worin sie mitsamt dem Schlitten, z. B. mit Hilfe von Hubzylindern, nach oben gegen die Verschlußplatte gepreßt wird. Da­ ran schließt sich das bereits beschriebene Abziehen von Luft, das Aushärten, das Öffnen der Form und die Entnahme des Werkstücks an. Wenn die Vakuumanschlüsse gleichmäßig über die Verschlußplatte verteilt sind, und einzeln in Betrieb genommen werden können, kann die Platte auch we­ sentlich größer als die jeweilige Form sein, so daß eine einzige Pressenkammer für verschiedene Formgrößen verwendet werden kann.

Nach Beendigung des Aushärtevorgangs und Entnahme aus der Form werden die Platten noch für ca. 48 Stunden eben bei Raumtemperatur gelagert. Darauf sind sie für die gewünschte Verwendung einsatzbereit.

In Fig. 1 ist schematisch eine mögliche Produktionsanlage für die Herstellung der erfindungsgemäßen Polyurethan-Hart­ schaumstoffe dargestellt.

Die Kunststoffteilchen befinden sich im Lagersilo (14), von dem sie über ein Gebläse (15) durch Leitung (16) über Zyk­ lon (17) in einen Bandtrockner (18) befördert werden. Nach erfolgter Trocknung wird das Kunststoffmaterial über Lei­ tung (19) und Schneckenförderer (20) in einen Vormischer (21) überführt, in dem ihm Füllstoff zugemischt wird. Die resul­ tierende Mischung gelangt dann über das Gemischsilo (22) in den Mischkopf (23), dem über Leitungen (24) und (25) aus dem Isocyanat-Lagertank (26) und dem Lagertank (27), der die restlichen Komponenten vorgemischt enthält, die übri­ gen Ausgangsmaterialien zugeführt werden. Nach dem Durch­ mischen im Mischkopf (23) wird die Formmasse in eine Form gegeben und in der Plattenpresse (28) ausgehärtet.

Für die erfindungsgemäßen Polyurethan-Hartschaumstoffe existiert eine Vielzahl von Verwendungsmöglichkeiten, ins­ besondere in der Möbel- und Bauindustrie. Da der erfin­ dungsgemäße Hartschaumstoff ähnliche Isolationswerte wie Styropor besitzt und darüber hinaus sehr leicht ist, kann er unter anderem für die Herstellung von Zwischenwänden, Tischplatten, Leichtbauteilen für Campingwagen, Türblatt­ füllungen und ganz allgemein als Ersatz für den Werkstoff Holz (z. B. für Trägerbalken für im Erdreich verlegte Wär­ meträgerrohre) eingesetzt werden. Ein weiterer überraschen­ der Vorteil des erfindungsgemäßen Materials ist es, daß man ohne vorzubohren oder Dübel einzusetzen darin Schrau­ ben anbringen kann.

Ein Problem bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Po­ lyurethan-Hartschaumstoffs ergibt sich dadurch, daß die zum Einfüllen in die Form bereitete Masse sehr klebrig ist und sich deshalb aus herkömmlichen Mischköpfen nicht vollständig und mit der erforderlichen Geschwindigkeit in die Form entleeren läßt. Zur Herstellung der vorliegenden Polyurethan-Hart­ schaumstoffe mußte deshalb ein neuartiger Mischkopf ent­ wickelt werden, der ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist und durch den obigen Anspruch 19 definiert wird. Die Ansprüche 20 bis 27 betreffen bevorzugte Ausfüh­ rungsformen des erfindungsgemäßen Mischkopfes.

Der erfindungsgemäße Mischkopf, der einen nach oben geöff­ neten, mit Rührer (2) versehenen Behälter (1) umfaßt, zeich­ net sich insbesondere dadurch aus, daß der Boden (3) des Behälters nach unten weggeklappt werden kann und der Be­ hälter (1) und ein mit seinem gesamten Umfang an der In­ nenwand des Behälters anliegendes Werkstück (4), durch das die Antriebswelle (5) des Rührers (2) geleitet wird, ge­ geneinander beweglich angeordnet sind.

In Fig. 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Mischkopfes wiedergegeben. Das Werkstück (4) ist eine kreisförmige Scheibe bzw. ein Kolben (8), der fi­ xiert angeordnet ist, während der zylinderförmige Behälter (1) z. B. mit Hilfe eines Hubzylinders (6) vertikal nach oben und unten bewegt werden kann.

Der Boden (3) des Behälters ist so am Behälter ( 1) ange­ bracht, daß er mit Hilfe des Luftzylinders (7) nach unten weggeklappt werden kann.

Durch den Kolben (8) werden außer der Antriebswelle ( 5) des Flügelrührers (10) auch die Zufuhrleitungen (11) bis (13) für die Kunststoffteilchen/Füllstoff-Mischung, die Polyisocyanatkomponente sowie für alle übrigen bereits vor­ gemischten Komponenten einschließlich der Polyolkomponente geführt.

Der Kolben (8) befindet sich während des Einfüllens der Aus­ gangsmaterialien und des Mischvorgangs oberhalb der Öffnung des Behälters (1). Das schnelle und vollständige Entleeren des erfindungsgemäßen Mischkopfs wird nach der Beendigung des Mischvorgangs dadurch bewerkstelligt, daß der Boden (3) mit Hilfe des Luftzylinders (7) nach unten weggeklappt wird, worauf der Behälter mit Hilfe des Hubzylinders (6) verti­ kal nach oben gezogen wird, bis der untere Rand des Kol­ bens (8) auf (nahezu) gleicher Höhe mit dem unteren Rand des Behälters (1) ist. Durch die Aufwärtsbewegung des Be­ hälters (1) wird die Formmasse, soweit sie nicht schwer­ kraftbedingt nach unten aus dem Mischkopf fließt, durch den Kolben (8), der an seinem äußeren Umfang vorzugsweise Ab­ streifringe (9), z. B. aus Gummi, aufweist, von der Behälter­ wand abgestreift und in Richtung der unteren Öffnung gepreßt. Dies ermöglicht eine schnelle und nahezu rückstandsfreie Entleerung des Mischkopfes, die die Herstellung des erfin­ dungsgemäßen Hartschaumstoffs im industriellen Maßstab erst ermöglicht.

Claims (28)

1) Polyurethan-Hartschaum auf der Grundlage von Poly­ urethan und 5 bis 75 Gew.-%, vorzugsweise 15 bis 65 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht, Kunststoffteilchen, vor­ zugsweise aus Recyclingmaterial und gegebenenfalls übli­ che Zusatzstoffe.

2) Polyurethan-Hartschaum nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kunststoffteilchen aus Polyethy­ len, Polyvinylchlorid oder Mischungen derselben beste­ hen.

3) Polyurethan-Hartschaumstoff nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffteilchen eine Größe von 0,2 bis 10 mm, vorzugsweise 3 bis 6 mm, aufweisen.

4) Polyurethan-Hartschaum nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er pro 100 Gewichtsteile Kunststoffteilchen 8 bis 20, vorzugsweise 10 bis 15 Gew.-Teile eines anorganischen und/oder organischen Füllstoffs, vorzugsweise Kaolin, enthält.

5) Polyurethan-Hartschaum nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Füllstoff eine Teilchengröße von 1600 bis 10 000 mesh, vorzugsweise 5000 bis 7000 mesh, aufweist.

6) Polyurethan-Hartschaum nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung des Hart­ schaumstoffs MDI, entweder allein oder in Mischung mit andere Polyisocyanaten, verwendet wurde.

7) Polyurethan-Hartschaumstoff nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung des Hart­ schaumstoffs als Treibmittel eine Mischung von Wasser und Halogenkohlenstoffen, vorzugsweise Fluortrichlor­ methan, verwendet wurde.

8) Polyurethan-Hartschaum nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung des Hart­ schaumstoffs pro 100 Gew.-Teile Polyolkomponente 0,1 bis 10, vorzugweise 1 bis 5, Gew.-Teile Wasser verwendet wurden.

9) Polyurethan-Hartschaum nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung des Hart­ schaumstoffs als Katalysator (Aktivator) ein tertiäres Amin, eine organische Zinnverbindung oder Mischung derselben verwendet wurden.

10) Polyurethan-Hartschaum nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Flammschutzmittel enthält.

11) Verfahren zur Herstellung eines Polyurethan-Hartschaum­ stoffs nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeich­ net, daß man

• A) die Kunststoffteilchen auf einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 15 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 10 Gew.-%, trocknet,
• B) die getrockneten Kunststoffteilchen mit allen übrigen Komponenten außer der Isocyanatkomponente vermischt,
• C) zur resultierenden Mischung die Isocyanatkomponente zugibt,
• D) 5 bis 25 Sekunden, vorzugsweise 10 bis 20 Sekunden, lang rührt und danach
• E) die resultierende Masse unverzüglich in eine vorge­ heizte Form gibt und sie unter Anwendung von Vakuum bei einer Temperatur von 25 bis 75°C, vorzugsweise 30 bis 40°C, mindestens 5 Minuten, vorzugsweise 8 bis 15 Minuten, in der Form beläßt.

12) Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffteilchen auf einen Feuchtigkeitsge­ halt von unter 5 Gew.-% getrocknet werden.

13) Verfahren nach den Ansprüchen 11 und 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kunststoffteilchen und der anor­ ganische und/oder organische Füllstoff vorgemischt wer­ den, bevor die anderen Komponenten zugegeben werden.

14) Verfahren nach den Ansprüchen 11 bis 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Verhältnis von vorhandenen OH- Gruppen zu NCO-Gruppen der Isocyanatkomponente auf einen Wert zwischen 1 : 1 und 1 : 1,5, vorzugsweise 1 : 1 bis 1 : 1,3 eingestellt wird.

15) Verfahren nach den Ansprüchen 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur in Stufe E) 35 bis 40°C beträgt.

16) Verfahren nach den Ansprüchen 11 bis 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es sich in Stufe E) um eine Flach­ form handelt.

17) Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß sich am Boden der Form eine Werkstoffschicht be­ findet und nach dem Einfüllen der Masse vor oder beim Verschließen der Form eine weitere Werkstoffschicht auf der Masse angebracht wird.

18) Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff Kunststoffe, Holz, Pappe, Gips, Metall oder geeignete Kombinationen derselben umfaßt.

19) Mischkopf zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 11, umfassend einen oben offenen, mit Rührer (2) versehenen Behälter (1), dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (3) des Behälters entfernt und der Behälter (1) und ein mit seinem gesamten Umfang an der Innenwand des Behälters anliegendes Werkstück (4), durch das die Antriebswelle (5) des Rührers (2) geleitet wird, gegen­ einander bewegt werden können.

20) Mischkopf nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (4) fixiert und der Behälter (1) in verti­ kaler Richtung beweglich angeordnet ist.

21) Mischkopf nach den Ansprüchen 19 und 20, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Behälter (1) zylinderförmig ist.

22) Mischkopf nach den Ansprüchen 19 bis 21, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Boden (3) mit Hilfe eines Luft­ zylinders (7) nach unten weggeklappt werden kann.

23) Mischkopf nach den Ansprüchen 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) mit Hilfe eines oder mehrerer Hubzylinder (6) in vertikaler Richtung bewegt werden kann.

24) Mischkopf nach den Ansprüchen 19 bis 23, dadurch ge­ kennzeichnet, daß er als Rührer (2) einen Flügelrührer (10) mit vorzugsweise 2 oder 3 Flügeln umfaßt.

25) Mischkopf nach den Ansprüchen 21 bis 24, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Werkstück (4) eine kreisförmige Scheibe bzw. ein Kolben (8) ist.

26) Mischkopf nach den Ansprüchen 21 bis 25, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Werkstück (4) am äußeren Umfang mit Abstreifringen (9), vorzugsweise aus Gummi, verse­ hen ist.

27) Mischkopf nach den Ansprüchen 19 bis 26, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im Werkstück (4) Öffnungen für die Zu­ fuhrleitungen (11) bis (13) für die einzelnen zu vermi­ schenden Komponenten vorgesehen sind.

28) Verwendung des Polyurethan-Hartschaumstoffes nach den Ansprüchen 1 bis 10 zur Herstellung von Wandelementen und Sandwichelementen, als Füllmasse für Leichtbautei­ le, als Trägerbalken für im Erdreich verlegte Wärmeträ­ gerrohre und als Ersatz für Holz als Werkstoff.