WO2001017743A1 - Reaktiv-trennmittel für die entformung von kunststoffharzen - Google Patents
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Definitions
- the present invention is concerned with the demolding of polymer resins, such as. B. polyurethane, epoxy or polyester.
- the demolding i.e. Removal from the mold generally requires release agents which are applied to a mold before the resins are cured therein.
- Mainly silicone-based substances are currently used as release agents.
- the permanent release agents are formed by highly cross-linked molecular structures provided on the mold surface, which remain there permanently.
- Semi-permanent release agents have a similar structure, but have to be reapplied before molding.
- the aim of the present invention is to provide something new for commercial use.
- a first group comprises fluorinated compounds with reactive groups which can be matched to the chemistry of the polymer resin to be filled.
- Reactive fluoromonomers often have a wax-like consistency because, as is also known from Teflon, the fluorine groups hardly interact with one another. By introducing reactive groups into the fluoromonomers, this becomes filled reactive polymer resin on its surface saturated with fluorinated material, since the reactive groups of the fluoromonomers react with the reactive polymer resin. Since the reactive release agents that are used should only have one functional group per molecule, the reactive release agents are aligned. Due to the reaction between reactive fluoromonomers, release agents and the polymer resin to be filled in, the fluorinated end pieces of the molecules are directed outwards like a comb and then form the separating surface to form.
- the filled polymer is provided with a thin fluorinated non-stick layer. This does not need to be washed off after the demolding process, but at the same time serves as a non-stick and anti-dirt seal of the manufactured components, in particular at least during the further manufacturing process. This process is therefore also an in-mold coating of the polymers with a simultaneous release effect on the mold.
- a substance with two reactive groups is used as the reactive release agent, the substance generally having the structure XRY and where X and Y symbolize the reactive groups, while R in particular is an alkyl, cycloalkyl, aryl - Can represent alkylene radical and where X can be selected from one of the functional groups -NH, -SH, -OH or an epoxy group, vinyl group, methacrylic group, carboxyl or anhydride group and where Y is likewise one of these groups, optionally another Group can represent.
- a reactive release agent with such a molecular structure offers advantages in that one of the reactive groups can react with the resin to be filled in, while the other is available after the resin has been removed from the mold stands to enter into a connection on the finished, molded part with coatings, lacquers or the like to be applied. It is possible and preferred to embed the reactive release agents, in particular those with two functional groups, in a matrix which can be formed from silicones, in particular highly viscous silicones, siloxanes, non-reactive polymers and / or non-reactive fluoropolymers and / or waxes.
- the reactive release agents in particular the fluorine compounds which are as monomeric as possible, can be applied to the mold in solution in suitable solvents simply by spraying and do not differ in handling from the conventional release agents known hitherto.
- polymers with a lamellar structure and a certain residual reactivity can also be used for this purpose. A small number of the lamellae can then be reacted and removed by the wetting resin through the reaction with the polymer.
- This type of reactive release agent can be used for all cases in which reactive polymer resins are filled into a mold.
- This type of release agent is particularly suitable for demolding polyurethane, epoxy, polyester and phenolic resins.
- the cohesion of the release agent is low so that the agent is not detached as a whole from the mold wall when it is removed from the mold.
- the reactive release agent must be a solid or ind. present as a viscous oil.
- a suitable reactive release agent is perfluorooctanoic acid
- This substance also has a molecular region which is spaced apart from the perfluorinated or at least partially fluorinated region and which can react with the polymer.
- the separation process is believed to occur as follows:
- the release agent molecules are arranged in a disordered manner in the release agent layer.
- some of the reactive groups of the release agent indicate the shape, others indicate the resin.
- the reactive polymer resin for example the polyurethane resin
- the reactive groups present in the polymer resin can react with the reactive molecular region of the reactive release agent.
- the fluorinated area thereby points away from the hardening resin, but is chemically bound to it.
- the fluorinated areas pointing away from the hardening resin provide the hardening body with a surface-modifying separating layer which has non-stick effect. The result is a surface modification in which the cured resin is provided with a non-stick coating and can therefore be easily removed from the mold.
- the following molecular groups in particular can also be used as reactive groups: - H2 (amine); -OH (alcohol); -SH (mercaptan); P0 (0H) 2 (phosphate); Ammonium compounds NR 3 + which can be a functional group, in particular alkyl, alkenyl, aryl, cycloalkyl and acrylate and / or methacrylate.
- lamellar solids can be used, of which the upper (s) lamellae react with the reactive curing resin and are thus integrated.
- the lamellar solid is chosen so that its layer structure has only a loose bond, so that the layers can be separated easily.
- One example is an adduct of perfluorooctanoic acid and polyethyleneimine;
- the advantages of the present invention can be extended from release agents for plastic resins to the separation of other substances, in particular hybrids, i.e. organic-inorganic casting or spraying materials, mineral materials such as plastered concrete, gypsum, lime, nanocomposites, i.e. especially Ormocere.
- the reactive group must be adjusted accordingly; For example, silicon-functional groups can be used.
- other processing forms such as injection molding, thermoplastic molding and the like can be used.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Trennmittel für die Entformung von aushärtbaren Guss- und/oder Spritzstoffen. Hierbei ist vorgesehen, dass es durch reaktive, bei Verarbeitungstemperatur nicht fliessende Stoffe mit wenigstens einer funktionellen reaktiven Gruppe gebildet und/oder solche enthält.
Description
Titel: Reaktiv - Trennmittel für die Entformung von Kunststoffharzen
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit der Entformung von Polymerharzen, wie z. B. Polyurethan, Epoxyd oder Polyester. Die Entformung, d.h. das Aus-der-Form-Nehmen, benotigt m der Regel Trennmittel, die auf eine Gußform aufgetragen werden, bevor die Harze darin zum Ausharten gebracht werden.
Als Trennmittel werden derzeit hauptsachlich s likonbasierte Substanzen eingesetzt. Man unterscheidet permanente, semipermanente und Opfertrennmittel. Die permanenten Trennmittel sind durch auf der Formoberflache vorgesehene, hochvernetzte Molekulstrukturen gebildet, die dauerhaft dort bleiben. Semipermanente Trennmittel haben eine ähnliche Struktur, müssen aber angelegentlich vor Formungen neu aufgebracht werden.
Beide sollen nicht mit dem Harz reagieren und weisen deshalb keine reaktiven Gruppen auf. Dies gilt auch für sogenannte Opfertrennmittel, die mit dem Produkt aus der Form entfernt werden. Durch das Fehlen reaktiver Gruppen soll die Wechsel- Wirkung zwischen Trennmittel und Harz weitgehend unterbunden und eine optimale Trennwirkung erzielt werden.
Problematisch in der Praxis ist aber, daß es keine idealen Trennmittel gibt und gerade bei Polyurethan-Harz etwa durch geringste Verunreinigungen im Trennmittel immer noch Anbak- kungen stattfinden können, die eine Trennung verhindern.
Ein Problem bei semipermanenten oder Opfertrennmitteln ist weiter, daß diese zum Teil von dem eingefüllten Polymerharz an der Oberflache adsobiert und aus der Form mit ausgetragen werden. Daher muß man sie regelmäßig erneuern. Zudem sind diese Trennmittel meist auf Wachs- oder Silikonbasis hergestellt und verunreinigen somit das entformte Polymerteil, das in vielen Fallen dann nachträglich gereinigt werden muß. Auch bei diesen Trennmitteln achtet man aber darauf, daß möglichst keine Reaktivität zwischen dem eingefüllten Polymerharz und dem Trennmittel besteht, damit eine möglichst geringe Wechselwirkung stattfindet und eine spatere Reinigung erleichtert wird.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, Neues für die gewerbliche Anwendung bereitzustellen.
Die unabhängigen Ansprüche geben an, wie das Ziel erreicht wie. Bevorzugte Ausfuhrungsformen finden sich in den Unteran- spruchen.
Es wird also vorgeschlagen, als Trennmittel reaktive Stoffe mit wachsartiger Konsistenz auf die Innenseite der Formen aufzutragen, die mit dem Harz reagieren sollen.
Es sind verschiedene Möglichkeiten von reaktiven Trennmittelstoffen einsetzbar. Eine erste Gruppe umfaßt fluorierte Verbindungen mit reaktiven Gruppen, die auf die Chemie des einzufüllenden Polymerharzes abgestimmt werden können.
Reaktive Fluormonomere weisen oft eine wachsartige Konsistenz auf, da, wie es auch von Teflon bekannt ist, die Fluorgruppen untereinander kaum Wechselwirkungen ausbilden. Durch die Einfuhrung von reaktiven Gruppen in die Fluormonomere wird das
eingefüllte reaktive Polymerharz an seiner Oberflache mit fluoriertem Material abgesättigt, da die reaktiven Gruppen der Fluormonomere mit dem reaktiven Polymerharz reagieren. Da die zum Einsatz kommenden reaktiven Trennmittel möglichst nur eine funktionelle Gruppe pro Molekül aufweisen sollen, findet dabei eine Ausrichtung der reaktiven Trennmittel statt. Durch die Reaktion zwischen reaktiven Fluormonomeren, Trennmittel und dem einzufüllenden Polymerharz werden die fluorierten Endstücke der Moleküle dabei wie ein Kamm nach außen gerich- tet und bilden dann die trennende Oberfläche zur Form. Das eingefüllte Polymer wird bei diesem Vorgang mit einer dünnen fluorierten Antihaftschicht versehen. Diese braucht nach dem Entformungsprozeß nicht abgewaschen zu werden, sondern dient gleichzeitig als Antihaft- und Antischmutzversiegelung der hergestellten Bauteile, insbesondere zumindest während des weiteren Herstellungsprozesses. Es handelt sich bei diesem Prozeß also zugleich um ein in- mould- coating der Polymere mit gleichzeitiger Trennwirkung gegenüber der Form.
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung wird als reaktiver Trennmittelstoff eine Substanz mit zwei reaktiven Gruppen verwendet, wobei die Substanz allgemein die Struktur X-R-Y aufweisen kann und wobei X und Y die reaktiven Gruppen symbolisieren, während R insbesondere einen Alkyl-, Cycloal- kyl-, Aryl-, Alkylen-Rest darstellen kann und wobei X ausgewählt sein kann aus einer der funktionellen Gruppen -NH, -SH, -OH oder eine Epoxy-Gruppe, Vinylgruppe, Methacrylgruppe, Carboxyl oder Anhydridgruppe und wobei Y gleichfalls eine dieser Gruppen, gegebenenfalls eine andere Gruppe darstellen kann. Ein Reaktivtrennmittel mit einem solchen Molekülaufbau bietet dahingehend Vorteile, daß eine der reaktiven Gruppen mit dem einzufüllenden Harz reagieren kann, wahrend die andere nach der Entfernung des Harzes aus der Form zur Verfugung
steht, um auf dem fertig gestellten, geformten Teil mit aufzutragenden Beschichtungen, Lacken oder dergleichen eine Verbindung einzugehen. Es ist möglich und bevorzugt, die reaktiven Trennmittel, insbesondere jene mit zwei funktionellen Gruppen in eine Matrix einzubetten, die gebildet sein kann aus Silikonen, insbesondere hochviskosen Silikonen, Siloxa- nen, nichtreaktiven Polymeren und/oder nichtreaktive Fluorpolymeren und/oder Wachsen.
Die reaktiven Trennmittel, insbesondere die möglichst monome- ren Fluorverbindungen können gelöst in geeigneten Lösungsmitteln einfach durch Sprühen auf die Form aufgetragen werden und unterscheiden sich in der Handhabbarkeit nicht von den bisher bekannten üblichen Trennmitteln.
Alternativ und/oder zusätzlich zu den monomeren Trennmitteln mit reaktiven Gruppen sind erfindungsgemäß auch Polymere mit lamellarer Struktur und einer gewissen Restreaktivität für diesen Zweck einsetzbar. Von den Lamellen können dann durch die Reaktion mit dem Polymer jeweils wenige durch das benetzende Harz zur Reaktion gebracht und abgetragen werden.
Einsatzbar ist diese Art von Reaktiv-Trennmittel für alle Fälle, in denen reaktive Polymerharze in eine Form eingefüllt werden. Insbesondere ist diese Art von Trennmittel geeignet zur Entformung von Polyurethan, Epoxyd, Polyester und Phenolharzen.
Damit das Reaktivtrennmittel optimale Wirksamkeit entfalten kann, ist es bevorzugt, wenn verschiedene Voraussetzungen allein oder in Kombination erfüllt sind:
1. Es liegt eine ausreichend hohe Reaktivität des Trennmittels gegenüber dem Polymerharz vor
2. Die Kohäsion des Trennmittels ist gering, damit beim Ent- formen das Mittel nicht als Ganzes von der Formenwand abgelöst wird.
3. Das reaktive Trennmittel muß als Feststoff oder zum ind. als zähes Öl vorliegen.
Ein geeignetes Reaktiv-Trennmittel ist Perfluoroctansäure,
F
OH
Es handelt sich dabei um ein Beispiel einer Substanzgruppe, die einen per- bzw. zumindest teilfluorierten Bereich aufweist, der mindestens vier bzw. 5 C-Atome Länge besitzt. Diese Länge wird deshalb gewünscht, da daran allgemein eine für die Trennung hinreichende Fluormenge zur Verfügung steht. Es wird einzuschätzen sein, daß derartige Moleküle zäfre Öle darstellen, wachsartige Konsistenz aufweisen oder fest sind.
Diese Substanz hat weiter ein von dem per- bzw. zumindest teilfluorierten Bereich beabstandeten Molekülbereich, der mit dem Polymer reagieren kann. Es wird angenommen, daß bei der Trennung der folgende Prozess eintritt:
Zunächst sind die Trennmittel-Molεküle ungeordnet in der Trennmittelschicht angeordnet. Dadurch weisen einige der reaktiven Gruppen des Trennmittel≤ auf die Form, andere zum Harz hin.
Bei Aufbringen des reaktiven Polymerharzes, z.b. des Polyurethan-Harzes können die im Polymerharz vorhandenen reaktiven Gruppen mit dem reaktiven Molekülbereich des reaktiven Trennmittels reagieren. Der fluorierte Bereich weist dadurch weg vom aushärtenden Harz, ist aber chemisch an diesen gebunden. Die weg vom aushärtenden Harz weisenden fluorierten Bereich versehen den aushärtenden Körper mit einer oberflächenmodifizierenden Trennschicht, die Antihaft- irkung hat. Es ergibt sich eine Oberflächenmodifikation, bei der das ausgehärtete Harz mit einer Antihaft-Beschichtung versehen ist und sich somit leicht aus der Form entfernen läßt.
Anstelle der vorstehend beschriebenen sind insbesondere auch die folgenden Molekülgruppen als reaktive Gruppen einsetzbar: - H2 (Amin) ; -OH (Alkohol); -SH (Mercaptan) ; P0(0H)2 (Phosphat) ; Ammoniumverbindungen NR3 + wobei eine funktionale Gruppe sein kann, insbesondere Alkyl, Alkenyl, Aryl, Cycloalkyl sowie Acrylat und/oder Methacrylat.
In einer Variante können lamellare Festkörper verwendet werden, von welchen die obere (n) Lamellen mit dem reaktiven aushärtenden Harz reagieren und so eingebunden werden. Der lamellare Festkörper ist dabei so gewählt, daß sein Schichtaufbau nur einen losen Verbund aufweist, so daß die Schichten gut trennbar sind._jEin Beispiel ist ein Addukt aus Perfluoroctansäure und Polyethylenimin;
A) (/erjCt.tU.t j- λ)
BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) ISA/EP
Es sei erwähnt, daß sich die Vorteile der vorliegenden Erfin- düng ausdehnen lassen von Trennmitteln für Kunststoffharze auf die Trennung von anderen Substanzen insbesondere von Hybriden, d.h. organisch-anorganischen Guß- beziehungsweise Spritzmaterialien, mineralische Werkstoffe wie zum Beispiel Putzbeton, Gips, Kalk, Nanokomposite, d.h. insbesondere Or- mocere. Die reaktive Gruppe muß dementsprechend angepaßt werden; es können zum Beispiel siliziumfunktionelle Gruppen eingesetzt werden. Neben.dem Gießen sind andere Verarbeitungsformen wie Spritzguß, thermoplastisches Verfor en und dergleichen einsetzbar.
BERICHTIGTES BLATT (REGEL 9 ϊ) ISA/EP
Claims
1. Trennmittel für die Entformung von aushärtbaren Guß- und/oder Spritzstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß es durch reaktive, bei Verarbeitungstemperatur nicht fließende Stoffe mit wenigstens einer funktioneilen reaktiven Gruppe gebildet ist und/oder solche enthält.
2. Trennmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es wachsartig ist.
3. Trennmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es hochviskos ist.
4. Trennmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es ein reaktives Fluormonomer umfaßt .
5. Trennmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluormonomer eine per- beziehungsweise zumindest teilfluorierten Bereich aufweist, der mindestens eine Länge von vier C-Atomen besitzt.
6. Trennmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß darin ein reaktiver Stoff mit wenigstens zwei von einander beabstandeten reaktiven funktioneilen Gruppen vorgesehen wird.
7. Trennmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine reaktive Gruppe zur Reaktion mit dem Kunststoffharz und/oder dem zu trennenden Polymer vorgesehen ist. Trennmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Entformung von Kunststoffharzen.
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Also Published As
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