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Title:
METHOD FOR PRODUCING EXPANDED THERMOPLASTIC POLYURETHANES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/023920
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for producing expanded thermoplastic polyurethanes (TPU), comprising the following steps: a) mixing of expanding agents with a thermoplastic polyurethane and optional drying, b) thermoplastic processing of said mixture and expansion of the expanding agent. Said method is characterised in that expandable microspheres in the form of powder or master batches are used as the expanding agent and the expanding agent is mixed with the TPU in the installation, in which the thermoplastic processing is carried out.

Inventors:
LEBERFINGER MARCUS (DE)
GUENTHER CARSTEN (DE)
Application Number:
PCT/EP2004/009570
Publication Date:
March 17, 2005
Filing Date:
August 27, 2004
Export Citation:
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Assignee:
BASF AG (DE)
LEBERFINGER MARCUS (DE)
GUENTHER CARSTEN (DE)
International Classes:
B29C44/34; C08J9/04; C08J9/32; (IPC1-7): C08J9/32
Domestic Patent References:
WO2000044821A12000-08-03
Foreign References:
EP1174458A12002-01-23
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von expandierten thermoplastischen Polyurethanen, umfassend die Schritte a) Mischen von Treibmitteln zu einem thermoplastischen Polyurethan und gegebenenfalls Trocknung, b) thermoplastische Verarbeitung dieser Mischung unter Expansion des Treibmittels, dadurch gekennzeichnet, dass als Treibmittel expandierbare Mikrospheren in Form von Pulver oder Masterbatch eingesetzt werden und die Mischung der Treibmittel mit den thermoplastischen Polyurethanen direkt an der Anlage, in der die thermoplastische Verarbeitung durchgeführt wird, erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung der Treibmittel mit den thermoplastischen Polyurethanen unmittelbar vor der thermo plastische Verarbeitung am Einzug oder an einer der Schneckenzonen der in Verfahrensschritt b) verwendeten Anlage erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die expandierbaren Mikrospheren eine TMADichte von kleiner 10 kg/m3 aufweisen.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass neben den Mikrospheren expandierbaren weitere Treibmittel eingesetzt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die thermo plastischen Polyurethane einen Schmelzindex bei 190°C/3, 8 kg ; DIN EN 1133) von 1 bis 350 g/10 min, aufweisen.
Description:
Verfahren zur Herstellung von expandierten thermoplastischen Polyurethanen Beschreibung Thermoplastische Polyurethane (TPU) sind teilkristalline Werkstoffe und gehören zu der Klasse der thermoplastischen Elastomere. Sie zeichnen sich unter anderem durch gute Festigkeiten, Abriebe, Weiterreißfestigkeiten und Chemikalienbeständigkeit aus, und können in nahezu beliebiger Härte durch geeignete Rohstoffzusammensetzung hergestellt werden.

Die Herstellung erfolgt nach den bekannten Verfahren im One-shot-oder Prepolymer- verfahren auf der Bandanlage oder auf dem Reaktionsextruder. Hierbei werden die Reaktionskomponenten Diisocyanat, langkettiges Diol und kurzkettiges Diol (Ketten- verlängerer) gemeinsam oder in bestimmter Reihenfolge vereinigt und zur Reaktion gebracht. Die Reaktionspartner werden in einem Verhältnis NCO-Gruppen zur Summe aller mit den NCO-Gruppen reagierenden Wasserstoffatomen von 1 : 0,9-1, 2, vor- zugsweise 1 : 0,95-1, 05 insbesondere im Verhältnis 1 : 1 gemischt.

Es ist allgemein bekannt, thermoplastische Kunststoffe (TPE) unter Verwendung von Treibmitteln zu verschäumen. Insbesondere Polystyrol und Polyolefine werden in gro- ßem Umfang verschäumt.

Als Treibmittel kommen hierbei chemische Treibmittel, insbesondere solche, die un- ter thermischer Zersetzung Gase abspalten, wie Zitronensäure, Hydrogencarbonate oder Azodicarbonamide, wie Celegoene ; Tracel ; Hydrocerole etc., ("Hydrocerole : Chemische Treib-und Nukleierungsmittel für Kunststoffe ; Verarbeitungshinweise ; Spritzguss ; Hart-PVC-Schaum ; Schaumextrusiuon ; Produktprogramm ; Cariant März 2000";"Neue Treibmittelentwicklungen im Bereich Spritzguss ; Lübke, G. ; Holzberg, T. ; Seminare zur Kunststoffverarbeitung IKV ; 4. Februar 2003") oder durch physikalische Treibmittel, zumeist inerte, bei den Verschäumbedingungen verdampfende Flüssig- keiten, oder expandierbare Mikrospheren (z. B. Expancel' der Akzo oder Mikrospheren von Lehmann & Voss) zum Einsatz. Auch Kombinationen aus chemischen Treibmitteln und expandierbaren Mikrospheren können eingesetzt werden (Foaming Plastics with Expancel Microspheres ; Elfving, K. ; Blowing Agent Systems : Formulations and Processing ; Paper 9, Page 1-5 ; Mikrohohlkugeln aus Kunststoffen ; N. N. ; Kunststoffe 82 (1992) 4 (36366).

Es sind auch Verfahren bekannt, thermoplastische Polyurethane mit Treibmitteln zu verschäumen. Im Falle von TPU führen chemische Treibmittel zu einer vergleichs- weisen sehr groben Schaumstruktur und zu einer vermehrten Bildung von Lunkern.

Zur Behebung dieses Mangels beschreibt EP-A-692 516 ein Verfahren zur Herstellung von Schaumstoffen auf Basis von TPU, bei dem als Treibmittel eine Mischung von chemischen Treibmitteln und Mikrospheren vom Typ Expancels eingesetzt wird.

Expandierbare Mikrospheren sind Mikrohohlkugeln, die aus einer dünnen Kunststoff- hülle, beispielsweise Polyacrylnitril oder Copolymere hiervon, bestehen. Diese Mikro- hohlkugeln sind mit Gas, in der Regel mit Kohlenwasserstoffen gefüllt. Durch die ein- wirkende Temperatur in der thermoplastischen Verarbeitung kommt es zu einer Erwei- chung der Kunststoffhülle und gleichzeitig zu einer Expansion des eingeschlossenen Gases. Hierdurch kommt es zu einer Expansion der Mikrospheren.

In WO 00/44821 wird der Einsatz einer Treibmittelkombination aus Mikrospheren vom Typ Expancels vorgeschlagen, bei der die Mikrospheren mit Kohlenwasserstoffen ge- füllt sind.

In EP-A-1174459 wird das in WO 00/44821 beschriebene Verfahren verbessert, indem dem TPU ein Fließmittel zugesetzt wird. Damit sollte die Oberfläche der Formkörper verbessert und die Formzeit gesenkt werden.

In EP-A-1174458 soll der gleiche Effekt durch Zusatz von Plastifizierungsmittein er- reicht werden.

Die Treibmittel können hierbei als Masterbatches, das sind Mischungen der Treibmittel mit einem Träger, vorzugsweise einem Thermoplasten, sogenannten Konzentraten oder als Pulver dem Basis-TPU zugemischt werden. Im letzteren Falle ist es sinnvoll dm TPU-Granutat vorab ein Bindemittel (z. B. Mineralöl, Parafinöl) zuzugeben um ein Anhaften des Pulvers auf dem Granulat zu ermöglichen.

Hierbei ist es jedoch nie vollständig zu verhindern, dass es zu Pulveragglomeraten und Inhomogenitäten in der TPU/Pulver-Mischung bzw. zu Entmischungen von TPU- Granulat und Treibmittel-Pulver bzw. Treibmittel-Masterbatch kommt. Im Falle der Verwendung von TPU/Treibmittel-Pulver-Mischungen ist es ebenfalls nie zu vermei- den, dass Pulverrückstände an Innenwänden von Verpackungen, Mischern, Trockner, Fördereinrichtungen, Vorlagebehältern oder anderen Stellen anhaften. Hierdurch kommt es zu unkontrollierten Konzentrationsschwankungen des Treibmittels in der TPU/Treibmittel-Mischung, auch verstärkt durch Wiederablösen von Pulveranhäufun- gen an Innenwänden. All diese Probleme führen letztendlich zu Schwankungen im oh- nehin empfindlichen Schäumprozess bei der thermoplastischen Verarbeitung von TPU und zu Dichteschwankungen im Fertigteil. Die beschriebenen unkontrolliert auftreten- den Pulveragglomerate werden zudem häufig bei der Plastifizierung nicht ausreichend homogenisiert oder aufgeschlossen und führen zu hellen Spots im Fertigteil und auf der Fertigteiloberfläche.

Aufgabe dieser Erfindung war es, einen störungsfreien Produktionsprozess bei der Herstellung von expandierten TPU zu entwickeln, bei dem die Fertigteile eine gleich- bleibende Qualität und eine einheitliche Dichte aufweisen und der einfach zu betreiben ist.

Die Aufgabe konnte dadurch gelöst werden, dass die zu dosierenden Treibmittel in Form von Masterbatches oder als reines Pulver nicht vorab mit dem TPU-Granulat vermischt werden, sondern die Treibmittel-Dosierung erst unmittelbar vor bzw. wäh- rend der thermoplastischen Verarbeitung, direkt an der Anlage, in der die expandierten Teile produziert werden, erfolgt.

Gegenstand der Erfindung ist demzufolge ein Verfahren zur Herstellung von expandier- ten TPU, umfassend die Schritte a) Mischen von Treibmitteln zu einem TPU und gegebenenfalls Trocknung, b) thermoplastische Verarbeitung dieser Mischung unter Expansion des Treib- mittels, dadurch gekennzeichnet, dass als Treibmittel expandierbare Mikrospheren in Form von Pulver oder Masterbatch eingesetzt werden und die Mischung der Treibmittel mit den TPU direkt an der Anlage, in der die thermoplastische Verarbeitung durchgeführt wird, erfolgt.

Bei den Anlagen, auf denen expandierbares TPU verarbeitet wird, handelt es sich zu- meist L'rn übiiche und bekannte Spritzguss-oder Extrusionsanlagen. Die Dosierung und Mischung von Treibmittel und Basis-TPU erfolgt insbesondere in einem einzigen Aggregat, zum Beispiel einem Vormischer vom Typ KK ; Durchsatz 20 kg/h ; Schuss- gewicht bis 200 g ; Hersteller Firma Koch-Technik. Dieses Aggregat ist auf den Einzug der Palstifiziereinheit montiert.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Treibmittel kontinuierlich der Anlage zudosiert und mit dem ebenfalls kontinuierlich dosierten TPU vermischt. Die Zuführung des Treibmittels kann hierbei an der Einzugszone und/oder in einer der nachfolgenden Schneckenzonen, vorzugsweise am Einzug der Spritz- gussmaschine oder des Extruders erfolgen.

Wie oben beschrieben, sind die für das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzten expandierbaren Mikrospheren allgemein bekannt und handelsüblich. Bevorzugt werden Mikrospheren vom Typ Expance) eingesetzt, bei der die Mikrospheren mit Kohlen- wasserstoffen gefüllt sind.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weisen die als Treibmittel eingesetzten expandierbaren Mikrospheren eine TMA-Dichte von kleiner 10 kg/m3, bevorzugt von 2-10 kg/m3 und insbesondere bevorzugt von 2-7 kg/m3 auf. Mit derartigen Treibmitteln hergestellte expandierte TPU weisen eine besonders feine Zellstruktur, eine deutlich verringerte Lunkerbildung und praktisch keine Einfallstellen auf. Zudem ist bei Verwendung derartiger expandierbarer Mikrosphären das Verarbeitungsfenster, beispielsweise bezüglich der Temperatur, deutlich größer als bei Verwendung von expandierbaren Mikrospheren mit einer anderen TMA-Dichte.

Mit der TMA-Dichte [kg/m3] kann die Expansionsfähigkeit der Mikrospheren der be- schrieben werden. Die TMA-Dichte ist die minimal erreichbare Dichte bei einer be- stimmten Temperatur Tmax unter Normaldruck, bevor die Mikrospheren kollabieren.

Die TMA-Dichte kann bestimmt werden mit einem Stare Thermal Analysis System Firma Mettler Toledo bei einer Heizrate von 20°C/min.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten expandierbaren TPU haben vorzugsweise eine Dichte von <1, 2 g/cm3, bevorzugt 0,3-1, 0 g/cm3, besonders be- vorzugt 0,4-0, 8 g/cm3.

Die erfindungsgemäß eingesetzten Mikrosheren weisen bevorzugt einen Durchmesser zwischen 20 um und 40 um auf. Entsprechende Mikrosphreren sind erhältlich bei Akzo Nobel, Casco Products GmbH, Essen unter der Marke Expancel0 093 DU 120 (Pulver).

Unter dem Begriff"thermoplastische Verarbeitung"ist jede Verarbeitung gemeint, die mit einem Aufschmelzen des TPU verbunden ist. Die thermoplastische Verarbeitung erfolgt hierbei bei 80-240°Cbevorzugt bei 120-230°C insbesondere bevorzugt bei 170-220°C, auf dem Fachmann bekannten Spritzguss-und Extrusionsanlagen oder Pulversinteranlagen.

Der Gehalt an expandierbaren Mikrospheren in der Mischung ist abhängig von der an- gestrebten Dichte der expandierten TPU. Bevorzugt werden pro 100 Gew.-Teilen des zu expandierenden, das heißt zu schäumendem TPU oder TPU-Blend, zwischen 0,1 Gew. -Teilen und 10 Gew.-Teilen, bevorzugt zwischen 0,2 Gew.-Teilen und 6,5 Gew.-Teilen der erfindungsgemäßen expandierbaren Mikrosphreres eingesetzt.

Besonders bevorzugt sind expandierbare TPU bzw. expandierte TPU-Blends, die folgende Komponenten enthalten : 85 Gew.-% bis 99,5 Gew. -%, bevorzugt zwischen 90 Gew. -% und 99,5 Gew. -%, be-<BR> sonders bevorzugt zwischen 92 Gew. -% und 98 Gew. -% TPU oder Blend enthaltend<BR> TPU, 0,5 Gew. -% bis 15 Gew. -%, bevorzugt zwischen 2 Gew. -% und 8 Gew.-%

Mikrospheren-Masterbatch, 0 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0,1 Gew. -% bis 2 Gew.-% Farbstoff, z. B. allgemein bekannte Schwarzpaste oder Farbstoffzugaben in Form von Farbmasterbatches.

Das Mikrospheren-Masterbatch enthält bevorzugt : <BR> <BR> 5 Gew. -% bis 90 Gew. -%, bevorzugt 25 Gew.-% bis 65 Gew. -% Mikrospheren und<BR> 10 Gew. -% bis 95 Gew. -%, bevorzugt 35 Gew. -% bis 75 Gew. -% Träger, bevorzugt thermoplastische Träger, beispielsweise die an späterer Stelle dargestellten Träger- materialen, besonders bevorzugt EVA (Ethylenvinylacetat).

Die verwendeten expandierbaren Mikrospheren können einerseits in Form von Pulver, wobei die Aufbringung auf das TPU-Granulat hierbei mit und ohne Bindemittel, wie 0,05-2 Gew.-% Mineral-oder Parafinöl erfolgen kann, oder andererseits bevorzugt als Masterbatches eingesetzt werden. Unter Masterbatch ist zu verstehen, dass die expandierbaren Mikrospheren in einem Träger, beispielsweise Bindemittel, Wachse oder einem Thermoplasten, wie TPU, Ethylenvinylacetat (EVA), Polyvinylchlorid, Poly- ethylen, Polypropylen, Polyester, Polystyrol, oder thermoplastic rubber, oder Blends hieraus, bevorzugt einem Träger mit einem Schmelzindex MFR ; 190°C/2, 16 kg ; ASTM D 1238) von 5-700 g/10 min, bevorzugt 50-600 g/10 min, besonders bevor- zugt 150-500 g/10 min und einem Schmelzpunkt zwischen 60 und 110°C, besonders bevorzugt EVA mit einem Schmelzindex MFR : 80-800 g/10 min ; 125°C/325 g ; ASTM D 1238 in Granulatform gebunden sind. Bei der Herstellung dieser Mikro- spheren-Masterbatches werden in der Regel Thermoplaste mit einem sehr niedrigen Schmelzpunkt und sehr niedrigen Viskositäten bzw. hohen Schmeizindizes, wie oben beschrieben, eingesetzt, um hierdurch möglichst niedrige Temperaturen bei der Masterbatchherstellung verwenden zu können, um eine vorzeitige Expansion zu ver- meiden.

Neben den expandierbaren Mikrospheren können auch weitere Treibmittel eingesetzt werden. Wie bereits oben ausgeführt, kommen hierfür chemische Treibmittel, ins- besondere solche, die unter thermischer Zersetzung Gase abspalten, wie Zitronen- säure, Hydrogencarbonate oder Azodicarbonamide, wie Celegoenee, Tracer, Hydro- cerole", oder physikalische Treibmittel, zumeist inerte, bei den Verschäumbedingun- gen verdampfende Flüssigkeiten, zum Einsatz.

Als TPU können die üblichen und bekannten Verbindungen eingesetzt werden, wie sie beispielsweise im Kunststoffhandbuch, Band 7"Polyurethane", Carl Hanser Verlag München Wien, 3. Auflage 1993, Seiten 455 bis 466 beschrieben sind.

Bevorzugt werden TPU eingesetzt, die einen Schmelzindex oder MFR 190°C/3, 8 kg ; DIN EN 1133 von 1-350 g/10 min, bevorzugt von 30-150 g/10 min besitzen. Die

Verwendung von TPU für expandierbare bzw. expandierte TPU ist jedoch nicht auf einen bestimmten MFR beschränkt.

Unter TPU können im Sinne der vorliegenden Erfindung weichmacherfreie und weich- macherhaltige TPU, insbesondere solche mit einem Gehalt von 0-50 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Mischung, an üblichen Weichmacher verstanden wer- den. Als Weichmacher kommen allgemein für diesen Zweck bekannte Verbindungen, wie Phthalate und insbesondere Benzoate in Betracht.

Weiterhin können für das erfindungsgemäße Verfahren auch Blends aus TPU mit bis zu 70 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Blends, eines weiteren Kunststoffs aus der Gruppe der thermoplastischen Kunststoffe, insbesondere aus der Gruppe der thermoplastischen Elastomere oder Kautschuke, enthalten. Bevorzugt sind Mischun- gen enthaltend TPU und andere thermoplastische Elastomere zwischen 99 Gew.-% und 50 Gew.-% TPU und zwischen 1 Gew. -% und 50 Gew. -% eines anderen thermo-<BR> plastischen Elastomeren, besonders bevorzugt zwischen 90 Gew. -% und 70 Gew. -%<BR> TPU und zwischen 10 Gew.-% und 30 Gew. -% eines anderen thermoplastischen E- lastomeren. Als andere thermoplastische Elastomere kommen bevorzugt z. B. Gummi, z. B. Butadien-Acrylnitril-Copolymere, zum Einsatz.

Die Herstellung der TPU erfolgt nach üblichem Verfahren durch Umsetzung von Diiso- cyanaten mit Verbindungen mit mindestens zwei mit Isocyanatgruppen reaktiven Was- serstoffatomen, vorzugsweise difunktionellen Alkoholen.

Als Diisocyanate können übliche aromatische, aliphatische und/oder cycloaliphatische Diisocyanate, beispielsweise Diphenyl-Methan-Diisocyanat (MDI), Toluylendiiso- cyanat (TDI), Tri-, Tetra-, Penta-, Hexa-, Hepta-und/oder Oktamethylendiisocyanat, 2-Methyl-pentamethylen-diisocyanat-1, 5, 2-Ethyl-butylen-diisocyanat-1, 4, 1-Iso- cyanato-3,3, 5-trimethyl-5-isocyanatomethyl-cyclohexan (Isophoron-diisocyanat, IPDI), 1, 4- und/oder 1,3-Bis (isocyanatomethyl) cyclohexan (HXDI), 1, 4-Cyclohexan-diiso- cyanat, 1-Methyl-2, 4- und/oder-2, 6-cyclohexan-diisocyanat, 4, 4'-, 2, 4'- und/oder 2, 2'-Dicyclohexylmethan-diisocyanat eingesetzt werden.

Als gegenüber Isocyanaten reaktive Verbindungen können allgemein bekannte Poly- hydroxylverbindungen mit Molekulargewichten von 500 bis 8000, bevorzugt 600 bis 6000, insbesondere 800 bis 4000, und bevorzugt einer mittleren Funktionalität von 1,8 bis 2,6, bevorzugt 1,9 bis 2,2, insbesondere 2 eingesetzt werden, beispielsweise Poly- esterole, Polyetherole und/oder Polycarbonatdiole. Bevorzugt werden als (b) Polyester- diole eingesetzt, die erhältlich sind durch Umsetzung von Butandiol und Hexandiol als Diol mit Adipinsäure als Dicarbonsäure, wobei das Gewichtsverhältnis von Butandiol zu Hexandiol bevorzugt 2 zu 1 beträgt. Bevorzugt ist weiterhin Polytetrahydrofuran mit einem Molekulargewicht von 750 bis 2500 g/mof, bevorzugt 750 bis 1200 g/mol.

Als Kettenverlängerungsmittel können allgemein bekannte Verbindungen eingesetzt werden, beispielsweise Diamine und/oder Alkandiole mit 2 bis 10 C-Atomen im Alkylenrest, insbesondere Ethylenglykol und/oder Butandiol-1, 4, und/oder Hexandiol und/oder Di-und/oder Tri-oxyalkylenglykole mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen im Oxy alkylenrest, bevorzugt entsprechende Oligo-Polyoxypropylenglykole, wobei auch Mischungen der Kettenverlängerer eingesetzt werden können. Als Kettenverlängerer können auch 1, 4-Bis- (hydroxymethyl)-benzol (1,4-BHMB), 1, 4-Bis- (hydroxyethyl)- benzol (1,4-BHEB) oder 1, 4-Bis- (2-hydroxyethoxy)-benzol (1,4-HQEE) zum Einsatz kommen. Bevorzugt werden als Kettenverlängerer Ethylenglykol und Hexandiol, be- sonders bevorzugt Ethylenglykol.

Üblicherweise werden Katalysatoren eingesetzt, welche die Reaktion zwischen den NCO-Gruppen der Diisocyanate und den Hydroxylgruppen der Aufbaukomponenten beschleunigen, beispielsweise tertiäre Amine, wie Triethylamin, Dimethylcyclohexyl- amin, N-Methylmorpholin, N, N'-Dimethylpiperazin, 2- (Dimethylaminoethoxy)-ethanol, Diazabicyclo- (2, 2, 2)-octan und ähnliche sowie insbesondere organische Metall- verbindungen wie Titansäureester, Eisenverbindungen wie z. B. Eisen- (111)- acetyl- acetonat, Zinnverbindungen, wie Zinndiacetat, Zinndilaurat oder die Zinndialkylsalze aliphatischer Carbonsäuren wie Dibutylzinndiacetat, Dibutylzinndilaurat oder ähnliche.

Die Katalysatoren werden üblicherweise in Mengen von 0,0001 bis 0,1 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile Polyhydroxylverbindung eingesetzt.

Neben Katalysatoren können den Aufbaukomponenten bis auch übliche Hilfsstoffe hinzugefügt werden. Genannt seien beispielsweise oberflächenaktive Substanzen, Flammschutzmittel, Keimbildungsmittel, Gleit-und Entformungshilfen, Farbstoffe und Pigmente, Inhibitoren, Stabilisatoren gegen Hydrolyse, Licht, Hitze, Oxidation oder Ver- färbung, Schutzmittel gegen mikrobiellen Abbau, anorganische und/oder organische Füllstoffe, Verstärkungsmittel und Weichmacher.

Zur Einstellung des Molekulargewichtes können gegenüber Isocyanat reaktive mono- funktionelle Verbindungen, bevorzugt Monoalkohole eingesetzt werden.

Die Herstellung der TPU erfolgt zumeist nach üblichen Verfahren, wie mittels Band- anlagen oder Reaktionsextruder.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten expandierten TPU können beispielsweise als Folien, Schläuche, Profile, Fasern, Kabel, Schuhsohlen, sonstige Schuhteile, Ohrmarken, Automobilteile, Landwirtschaftliche Produkte, Elektroprodukte, Dämpfungselemente ; Armlehnen ; Kunststoffmöbelelemente, Skischuhe, Anschlag- puffer, Rollen, Skibrillen, Powderslushoberflächen verwendet werden. Bevorzugt sind erfindungsgemäß Schuhsohlen, insbesondere solche mit einer kompakten Haut und

einem geschäumten Kern, insbesondere gefärbte, insbesondere schwarz gefärbte Schuhsohlen. Auch lichtbeständige aliphatische TPU oder Blends hieraus lassen sich erfindungsgemäß verschäumen. Beispiele sind etwa Produkte für das Automobil- Interieur-und Exterieur wie Instrumententafeloberflächen, Schaltknäufe, Bedien- elemente-und Knöpfe, Antennen und Antennenfüße, Griffe, Gehäuse, Schalter, Ver- kleidungen und Verkleidungselemente, und anderes.

Die Erfindung soll an den nachfolgenden Beispielen näher beschrieben werden.

Es wurden Vergleichsversuche und erfindungsgemäße Versuche durchgeführt. Die Eingangsstoffe, die eingesetzten Mengen und die Ergebnisse sind in der Tabelle dar- gestellt.

Verfahren 1 (Vergleich) Zugabe des Treibmittels in einem Mischer vor der Herstellung der Formteile In einem einfachen Betonmischer wurde auf das TPU-Granulat 0,1 % Parafinöl als Bindemittel aufgebracht, anschließend nach einer Mischzeit von 10 min das oder die Treibmittel zugegeben und anschließend wieder für 10 min gemischt. Danach wurde diese Mischung thermoplastisch verarbeitet, indem diese über einen automatisch arbeitenden Trockner (3 h/75°C) und Förderleitungen der Spritzgussmaschine auto- matisch zugeführt wird Verfahren 2 : Kontinuierliche Treibmittel-Dosierung Basis-TPU und Treibmittel wurden separat über einen Kochtechnik Vormischer Typ KK dosiert und vermischt und dem Einzug der Spritzgussanlage zugeführt. Der Vormischer ist hierbei auf dem Einzug der Spritzgussanlage montiert. Das TPU-Granulat wird dem Vormischer über den Trockner (3 h/75°C) und Förderleitungen automatisch zugeführt.

Tabelle 1 : Ergebnisse der erfindungsgemäßen Versuche V1 und V2 im Vergleich zu den Referenzversuchen RO-2 Elastollan Methode der Sohlengewicht : Ausschuss (TPU-Treibmittel-MW/Stabwn [Anzahl] Granulat) Zugabe [g]/ [g] v Sohlendichte : Ausschuss- MW/Stabwn quote E I z c c Ü Ü Ü Ü ' [g/cm3]/I9cm31 ü ü ü ü C O r N M d' E Z c : 5§ §§§§S E Z-L..---- - p N N N N N C >ö i i _ _ = i ö Q ä Rot) S70A10W 40 160 170 180 190 185 2433) 1, 203) R1 S70A10W 1, 0 1, 0 X 40 100 160 165 170 150 ++ ++ 151, 2/8, 00 7 0, 745/0, 039 14 % V1 S70A10W 1, 0 1, 0 X 40 100 160 165 170 150 0 0 150, 8/1, 39 0 0, 743/0, 007 0% R2 S70A10W 2, 0-X-40 100 160 165 170 150 ++ ++ 151, 9/6, 7 11 0, 748/0, 033 22 % V2 S70A10W 2, 0 X 40 100 160 165 170 150 0 0 150, 2/1, 26 0 0, 740/0, 006 0 % 1) Ausschließlich bei RO wurde mit Nachdruck gearbeitet, in den anderen Fällen wird der Nachdruck ausgeschaltet<BR> 2) Zielgewicht : 151 g ; Formenvolumen (Sohlenwerkzeug) : 203 cm3 ; Zieldichte : 0,74 g/cm3<BR> 3) keine statistische Fehleranalyse, da kompakte Sohle<BR> Legende :<BR> R-Vergleichsversuch<BR> V = Erfindungsgemäßer Versuch<BR> 093DU120 Microspheren-Pulver der Fa. Akzo<BR> GTMP eingesetzter Gewichtsanteil des Mikrospheren-Pulver in Bezug auf TPU<BR> Hydrocerol BIN Fa. Clariant ; chemisches Treibmittel-Pulver<BR> GTcT = eingesetzter Gewichtsanteil des chemischen Treibmittel-Masterbatches in Bezug auf TPU<BR> S70A10W = handelsübliches Polyester-TPU weichmacherhaltig von Elastogran ; Anwendung für z. B. Schuhsohlen ;<BR> mw Mittelwert aus 20 Bestimmungen, d. h. 20 Sohlen<BR> Stabwn = Standardabweichung aus 20 Bestimmungen<BR> Agglomeratbildung : Auftreten sichtbarer weiser Agglomerate in der Sohle und auf der Sohlenoberfläche<BR> 0 = keine sichtbaren Agglomerate<BR> ++ = stark sichtbare Agglomerate Pulveranhaftungen : Auftreten von Pulverablagerungen an Innenwandungen von Trockner, Granulatförderleitungen, Vorlagetrichter etc.

0 keine Pulverablagerungen<BR> ++ = deutliche Pulverablagerungen<BR> Ausschuss = gibt die Anzahl der nicht vollständig gefüllten Sohlen an bezogen auf 50 Einspritzungen<BR> Spritzgussmaschine : Klöckner Ferromatic FM 160<BR> Schuhsohlenwerkzeug : Aluminium ; Schussgewicht 243 g bei einer Dichte von 1,20 g/cm3 im Falle Elastollan S70A10W kompakt<BR> Werkzeugtemperatur : 25 °C ; Schuhwerkzeug ;