Offenzelliger Schaumgummiartikel und Herstellungsverfahren Dièse Erfinclimg bezieht sich auf einen ofienzelligen Schaumgummiartikel, der dadurch gekennzeichnet ist, dass er auf seinen ZellwÏnden eine Abscheidung eines versteifend wirkenden Materials aufweist, sowie auf ein Herstellungsverfahren für solche Schaum- gummiartikel.
Es ist von Bedeutung, dass man bei erfin dungsgemässen Artikeln im Verhältnis zu einem gegebenen Materialgewieht einen hohen Widerstand gegen Verformung durch Druck- krÏfte erzielen kann, womit f r einen Gegen- stand mit bestimmter geforderter Tragfähig- keit und Stossabdämpfung der Vorteil von 3laterialersparnis und leichtem Gewicht ge- geben ist.
Bei der heute allgemein üblichen Methode zur Herstellung von offenzelligem Schaum- ? wird eine wässerige Dispersion eines Elastomers mit versehiedenen Zusätzen, wie Schwefel, Antioxydantien, Beschleunigungskatalysatoren und Seifen innig durchmischt.
Die Mischung wird anschlie¯end entweder durch Znmisehen eines (¯1ases oder durch Gas- entwicklung in der Masse selbst in einen flüs sigenSchaumverwandelt. Die schaumige Dispersion wird entweder in Formen oder als fortlaufende gleichmässige Schicht zum Gelieren gebracht, das Gel wird vulkanisiert, die wasserl¯slichen Bestandteile durch Waschen entfernt und schliesslich die schaumige Masse getrocknet. Der so erhaltene offenzellige Schaumgummi (Schwammgummi) ist das bekannte elastische Produkt mit vielen praktischen Verwendungen, so fiir Kissen,'Sitz- polster, Matratzen usw.
Die Produite weisen die bekannte rÏumliche Netzstruktur auf, wobei die innern HohlrÏume des Produktes miteinander kommunizieren.
F r seine praktische Verwendung wird der Schaumgummi qualitativ gemäss seiner WiderstandsfÏhigkeit gegen ber Druck bewertet. Es ist. dabei üblich, die Druckfestig- keit von Schaumgummi in der Weise zu bestimmen, dass man die Kraft misst, welche natif ist, um das aus Sehaumgummi bestehende Gebilde auf 75% seiner urspr nglichen Hoche zusammenzudrücken, wobei man sieh eines Drucktellers von 322,, 55 cm2 FlÏche bedient. Das allgemein übliche Prüfverfah- ren wird in Buyers Specifieation-Latcx Foam , herausgegeben von der Rubber Manufaeturers Association, Inc., beschrieben.
Es wurde gezeigt, dass der Druckwiderstand von Sehwammgummi eine Funktion seiner Dichte und des Elastizitätsmoduls des in ihm enthaltenen Elastomers darstellt. Einer der Anmelder, Joseph A. Talalay, hat gefwn- den und in Ind. & Eng. Chem.
Band 44, S. 791 (1952) bereits berichtet, dass die Änderung des Druckwiderstandes von Schwamm- gummi in Abhängigkeit von der Dichte durch folgende Formel ausgedrückt werden kann : h=4(1-@)2/P in der
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bedeutet und h die für eine 25prozentige Kompression erforderliche Kraft in Pfund/ Zoll2 (= 0, 07 kg/cm2), Gf die Dichte des Schaum. in Pfund ! Zoll3 (= 0, 027 kg/cm3) und P ein Faktor, der vor allem eine Funk- tion des Moduls des Gummis und in geringerem Masse der Zellstruktur ist, bedeuten.
Aus Gründen der Bequemliehkeit wird an Stelle der Dichte Gf eine Kubikwurzel- funktion der Dichte (0) gesetzt.
F r Schaumgummi aus Naturlatex (60pro- zentiger zentrifugierter Latex von Hevea Bra ziliensis) fand man den Wert von P annähernd 10X10-3, wenn der Ka. utsehuk mit 2, 25 /o Schwefel und einem geeigneten Beschleuniger (wie zum Beispiel je 1, 25% Zink diäthyldithiocarbamat und Zinkmerkapto- benzothiazol) bei optimalen Bedingungen vul kanisiert war.
F r aus einem bei tiefer Temperatur von zum Beispiel 5 C durehi Emulsionspolymeri- sation erhaltenen Kopolymerisa t aus Butadien und Styrol mit hoher Mooney-Viskosität von zum Beispiel MS4 ber 70, hergestellten Schwammkautsehuk ist der Wert P etwas niedriger und kann im Bereich von'8,5X10-3 liegen, das hei¯t, dass das Produkt einen ver hältnismässig hohen Kompressionswiderstand aufweist.
Es wurde gefunden, dass der Kompressionswiderstand von Schaumgummi, wenn auch in sehr geringem Masse, auch durch die Grosse der Zellen des Schaums beeinfLusst wird.
Bei der Herstellung von Schaumgummi ist die Erzielung des grösstmöglichen Kompres sionswiderstandes für eine gegebene Dichte von äusserster wirtschaftlieher Bedeutung.
Das hei¯t anders ausgedruckt, da¯ es erwünscht ist, einen Schaumgummiartikel von gegebenem spezifischem. Kompressionswiderstand mit dem geringstmöglichen Verbrauch an elastomerem laterial herzustellen.
Der Kompressionswiderstand eines Zellenkörpers mit frei untereinander kommunizierenden Zellen wird f r eine bestimmte Dichte durch den Elastizitätsmodul des Gummis, aus dem die Zellwände gebildet sind, bestimmt.
In der Technologie des festen Kautschuks kann man den Elastizitätsmodul leicht durch überlegtes Mischen herauf-oder herabsetzen.
So kann man natürlichen oder synthetischen Trockenkautsehuk mit feinverteilten Zusätzen wie Russ, feinpulveriger Ton usw. verstÏrken, bis der modal der Mischung ein Vielfaches desjenigen des reinen Kautschuks beträgt.
Mit dieser Erhöhung des ElastizitÏtsmoduls geht vielfach eine Verbesserung anderer physi- kaliseher Eigensehaften, wie der Zugfestigkeit, Rei¯festigkeit und Abriebbeständigkeit Hand in Hand. Leider kann diese Verstär- kungstechnik bei Latex nicht angewendet werden. Mässige ZusÏtze von Ton, Tonerde hvdrat usw. k¯nnen eine Latexmischung etwas versteifen, doeh geht dies auf Kosten der Zugfestigkeit, Bruchdehnung und Reissfestigkeit. Auch ist der Versteifungseffekt nicht sehr beständig und geht bei längerer und wiederholter Biegebeanspruehung zum Teil verloren.
Es wurde gefunden, dass zum Beispiel ein Zusatz einer kleinen Menge eines gemischten Latex zu einem offenzelligen Schaumgummi- artikel durch Eintauehen des letzteren in eine verdünnte Latexdispersion, wodureh die Zellwände überzogen werden, eine erhebliche Zunahme des Kompressionswiderstandes bewirkt, die nur von einergeringenGewichtserhöhung begleitet, ist. Gleiehzeitig wird die Zugfestigkeit des Schaums (unter Berücksichtigung der Korrektur für eine kleinere ¯nderung der Diehte) leicht verbessert.
Andere physika- lisere Eigenschaften des Schaumgummis bleiben, wie sich zeigte, im wesentlichen unver- ändert,
Es wurde weiter gefunden, da¯ die Zugabe eines versteifenden Mittels, zum Beispiel eine Dispersion von kolloidalem Silizium dioxyd, beispielsweise Ludox (eingetragene Marke), hergestellt nach US-Patent 2574902, zur Tauchlosung den gewünschten Effekt noch weiter verbessert.
Ludoxo ist eine 30prozentige kolloidale Dispersion von fast reinen amorphen Siliziumdioxydteilchen (SiO2) in Form von polymeri sierter Kieselsaure. Die durchschnittliche Teil- chengrosse von 17 mA ist kleiner als die des besten Russes.
Als spezielles Beispiel sei erwähnt, dass eine 2-bis 3prozentige Gewichts- zunahme des Schwammgummis, herrührend vom Eintauchen in eine verdünnte Dispersion einer Mischung, die gleiehe Teile einer Latexmischung und kolloidales Siliziumdioxyd enthÏlt, den spezifischen Kompressionswiderstand eines Schwammgummiartikels von mittlerer Dichte um 30 bis 40'"/ erhöht. Der Faktor P eines solchen Schaums kann den Wert 6X10-3 erreichen. Bei den bis jetzt iiblichen Methoden würde zur Erreichung einer vergleichbaren Erhöhung des Kompressionswiderstandes eine etwa 20 bis 215pro- zentige Erhöhung des Schaumgewichtes (Giessgewieht) erforderlich sein.
Für diese Erscheinung lässt sich nicht leieht eine Erklärung geben, doch, da die Versteifungswirkung offensichtlich grosser ist, als sie durch eine gleichmässige Verdickung der Zellwände erklärt werden könnte, scheint es wahrscheinlich, dass die Kapillarattraktion ein Faktor ist, der bewirkt, dass verhältnis- mässig grössere Mengen der zugesetzten Suhstanz in selektiven Zonen selektiv abgelagert (und koaguliert) werden. Eine solehe bevor zugte Ablagerung des zugesetzten Materials kann in den Winkeln aufeinandertreffender Zel wände stattfinden, wo sie als Verstrebung wirkt, ferner in den engen Durchgängen oder den zwisehen den Hauptzellen liegenden, diese verbindenden kleineren Zellen.
Man nimmt auch an, dass bei der beschriebenen Verwendung von ¸Ludox¯ die kolloidalen Siliziumdioxydteilchen genügend fein und beweglich sind, um in die Latexfilme der Zellstruktur einzudringen und so einen Bestandteil dieser zu bilden.
Bei der Durchf hrung des Verfahrens kann man von einem Schaumgebilde ausgehen, das nach dem Gefrier-Koagulationsverfahren des US-Patentes Nr. 2432353 von Talalay oder nach irgendeinem andern bevorzugten Verfahren erhalten worden ist.
Nach dem Vulkanisieren und Waschen und entweder vor oder nach dem Trocknen kann der Schwammgummi in eine verdünnte (insgesamt 5 /o Feststoffe) Dispersion einer Latexmischung eingetaucht und das überschüssige Material durch Ausquetschen zwischen Walzen (Auswringen) entfernt werden, wonach das Produkt im heissen Luftstrom getroeknet wird, wobei gleiehzeitig Vulkani- sation des Elastomers erfolgt.
Die gemäss vorliegendem Verfahren erhaltenen Ergebnisse werden durch die Kurven in Fig. 1 der Zeichnung dargestellt, welche die prozentuale Zunahme des spezifischen Kompressionswiderstandes eines Polsterkis- sens für Automobilsitze (ein flaches Schwammgummipolster von etwa 32 mm Dicke, das als Polstermaterial über einem Sprungfederge häuse f r Automobilsitze verwendet wird) als Funktion der prozentualen Gewichtszunahme darstellen, wobei diese Gewichtszunahme auf versehiedene Weise erreicht wird. Das PoNter- kissen wurde mit gleichen Teilen Naturkau- tschuk und bei 5 C polymerisiertem GR-S Latex von hohem Feststoffgehalt hergestellt.
Die Kurve A zeigt die Wirliung, die durch blosse Erhöhung des Gewichtes der Grundmasse, das heisst dureh Vergiessen eines dichteren'Schaums, erzielt wird, als prozentuale Zunahme des Kompressionswiderstandes mit zunehmender Dichte.
Die Kurve B zeigt die Wirkung beim Ein- tauchen des Polsters in die gleiche Latex misehung, aus der es hergestellt wurde, Trock. nen und Vulkanisieren des zusätzlichen Elastomermaterials, als prozentuale Zunahme des Kompressionswiderstandes mit zunehmendem Gewicht.
Die Kurve C zeigt die Wirkung des gleichen Vorgehens, wobei man jedoch in eine Mischung aus 75 Teilen Latexmisehung und 2'5 Teilen kolloidalem Siliziumdioxyd taucht.
Die Kurde D zeigt die Wirkung einer Tauchmischung aus gleichen Teilen Latexmischung und kolloidalem Siliziumdioxyd.
Die Iturve zeigt den Einfluss einer verdünnten Dispersion von kolloidalem Sili ziumdioxyd, ohne La. texzusatz.
Der Zusatz von einem Teil MonoÏthylamin verhindert die Floekenbildung im Latex- Lu- dox¯-System. Die Mischung muss zur Ver hinderung der Ausflockung und des Absitzens der Vulkanisationsmittel gut ger hrt werden.
Unter den gleichen Arbeitsbediagungen erhöht ein zunehmendes VerhÏltnis von ¸Ludox¯ zu Kautschuk den Kompressionswiderstand, setzt aber das bei einmaligem Tauchen aufgenommene Gewicht herab.
Es wurde ferner gefunden, dass die Won- zentration der Tauchdispersion dadurch begrenzt wird, dass der Schaum nach dem Durehgang durch die Abquetsehwalzen seine ur sprüngliche Form wieder annehmen muss.
Faktoren, welche die Grenzen der Konzentration der Tauchdisper. sion beeinflussen, sind :
1. Die Art des Latex in der Tauchdis persion (GR-S undoder Rohkautschuk).
2. Die Alenge des Latex in der Dispersion.
3. Die Einstellung der Quetschwalzen (Wal- zendruek) und 4. der Vulkanisationsgrad des zu tauehen- den Materials.
Die Erhöhung des Kompressionswiderstandes ist nieht auf eine einzige Tauehung beschränkt. Es wurde gefunden, dass bei einem zweiten Tauchvorgang und gew nschtenfalls sogar bei einem dritten, ein vergleiehbarer Effekt erzielt wird. Bei aufeinanderfolgendem.
Tauchen kann jedoch die prozentuale Zunahme des Kompressionswiderstandes bei den späteren Tauehungen geringer sein als bei der ersten. F nf Streifen eines Dichtungs- materials aus offenzelligem Schaumgummi f r Automobiltüren wurden dreimal in eine 10prozentige Dispersion von 50 Teilen GR-S Latex (bei 5¯ C polymerisiert) mit hoher Won- zentration an Feststoffen und 50 Teilen ¸Ludox¯ getaucht.
Zwischen jedem Tauchen wurden die Proben dureh die Quetschwalzen ge- f hrt, bei 990 C getrocknet und zusammenge drüekt. Die Kompressionswerte sind die Anzahl Pfunde (= 0, 454 kg), die erforderlich sind, um eine Lange von 30, 4 em mit 0, 454 kg Vorbelastung um 3, 17 mm zusammenzu- dr cken.
Die Versuchsergebnisse sind die folgenden : Urspr ngliche Dichte der Streifen :
0,130 bis 0, 138 g/cm3 Einmaliges Tauellen :
Gewichtszunahme 7, 6 % Zunahme des Kompressionswider standes 27,4 % Dreimaliges Tauchen :
Gewichtszunahme 21,1 %
Zunahme des Kompressionswider standes 94, 2 /o Obsehon im vorstellenden auf ein Taueh- verfahren Bezug genommen wird, ist die Art der Einverleibung der Dispersion in den Schaum nicht darauf beschrankt. Der Latex- znsat% kann auch erfolgen, indem man die Latexdispersion auf den Schaum giesst und über diesen fliessen lässt, oder indem man sie aufspritzt.
Beispiele f r im vorliegenden Verfahren zu verwendende Mischungen sind folgende :
Der für das Grundmateria verwendete Kautschuk kann Natur-oder synthetischer Kautschuk, insbesondere ein Butadien-Styrol- Kopolymerisat oder eine Mischung von Naturund Kunstkautsehuk sein.
Infolge ihrer geringeren Klebrigkeit werden GR-S-Kautschuke bevorzugt.
Im folgenden wird ein Rezept für eine Dispersion gegeben, die zur Behandlung von vulkanisiertem offen% elligem Sehaum verwen- det werden kann, A. Kautschukmischung: GR-S (S667) 100. 00 Kaliumoleat 2. 00 Monoäthylamin 1. 00 Styrolisiertes Phenol (Antioxydations mittel), z. B. Wingstay S (ein getragene Marke) 1. 50 Zinkoxyd 4. 00 Zinkdiäthyldithiocarbamat 1. 25 Zinkmercaptobenzothiazol 1. 25 Schwefel 2. 25
B.
Tauchdispersion : Kautschukmischung A 4. 5 Kolloidales Siliziumdioxyd ( Ludox ) 30 Wasser 92. 5 Gesamtfeststoffe : 7, 5 /a Die Konzentration der Dispersion ist gewohn- lieh geringer als 10 %.
Einwirkung auf die physikalischen Eigen- schaften : 1. Zugfestigkeit leicht erhöht.
2. Dehnung bleibt konstant.
3. Die Fähigkeit zur Beibehaltung einer per manenten Festigkeit (Heissverfestigung) des behandelten'Materials ist etwas besser als diejenige des unbehandelten (bestimmt nach The Rubber Manufacturers Associa tion Buyers Guide-Latex Foam).
4. Eine wiederholte Biegebeanspruchung des behandelten Materials erweist sich, als pro zentuale Abnahme des Kompressionswider standes ausgedrückt, derjenigen des unbe- handelten Grundmaterials nur wenig un terlegen und hinsichtlieh, des Verlustes an
Hohe gleich.
5. Andere physikalische Eigenschaften des behandelten Materials, wie Biegsamkeit bei tiefen Temperaturen und der Widerstand gegen die Luftbombenprobe (air bomb testing) bleiben verhältnismässig unver- ändert.
Als weitere Beobachtung bezüglich des Er findungsgegenstandes ist zu bemerken, da. ¯ die Form der Kurven für die Verformung durch Kompression sowohl für das unbehandelte als auch für das mehrmals getauchte Material in der Regelsehrähnlich, ist. Dies ergibt sich aus den Kurven der Fig. 2, in welcher die Kurve F das Verhalten des unbehandelten, die Kurve G dasjenige des be handeltenMaterials zeigt. Auf der Ordina. te ist der Kompressionswiderstand des Schaum- gummis in Einheiten von 1, 4 glcm2, auf der Abszisse die Kompression als prozentuale Abnahme der ursprünglichen Dicke aufgetragen.
An einem unbehandelten offenzelligen Schaumgummistück von 82, 55 mm Dicke wird nach je 10 /Verminderung seiner ursprünglichen Dicke der Kompressionswiderstand gemessen. Das gleiche St ck wird in eine Ludoxs. enthaltende Latexmisehung getaucht, die iibersehüssige Dispersion abgequetscht und dann wird getrocknet und vulkanisiert.
Die Gewichtszunahme beträgt 4, 3 % und die prozentuale Zunahme des spezifischen Kompressionswiderstandes gegenüber dem unbehandelten Material ist wie folgt : %Kompression % Zunahme des spezifischen
Kompressionswiderstandes 1X0 56 '20 56
30 56
40 56
50 64
60 51
70 47
80 41
Man hätte erwarten können, dass die Tauchbehandlung nur in den untern Kompressionsbereichen, wo die Steifheit der Zellwände der Hauptfaktor f r den Kompressionswiderstand ist, das heisst im Bereich von 10 bis 50 /o Kompression, wirksam ist.
Die Resultate zeigen aber, dass die Wirkung bis zu mindestens 80/m Kompression bemerkbar ist, was nahe bei der vollständigen Zusammendrückung des Schaumgummis liegt.
PATENTANSPRCHE
I. Offenzelliger Sehaumgummiartikel, da- durch gekennzeichnet, dass er auf seinen Zell
**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.
Open-cell foam rubber article and production method This invention relates to an open-cell foam rubber article which is characterized in that it has a deposit of a stiffening material on its cell walls, and to a production method for such foam rubber articles.
It is important that with articles according to the invention, in relation to a given material weight, one can achieve a high resistance to deformation by compressive forces, with which for an article with a certain required load-bearing capacity and shock absorption the advantage of material savings and light weight given is.
With the method commonly used today for the production of open-cell foam? an aqueous dispersion of an elastomer with various additives such as sulfur, antioxidants, accelerating catalysts and soaps is thoroughly mixed.
The mixture is then transformed into a liquid foam either by mixing a (¯1ase or by gas evolution in the mass itself). The foamy dispersion is either made to gel in molds or as a continuous, even layer, the gel is vulcanized, the water The resulting open-cell foam rubber (sponge rubber) is the well-known elastic product with many practical uses, for example for cushions, seat cushions, mattresses, etc.
The products have the familiar spatial network structure, with the internal cavities of the product communicating with one another.
For its practical use, the foam rubber is qualitatively assessed according to its resistance to pressure. It is. It is customary to determine the compressive strength of foam rubber in such a way that one measures the force that is necessary to compress the structure made of foam rubber to 75% of its original height, whereby one sees a pressure plate of 322, 55 cm2 area served. The common test method is described in Buyers Specification-Latcx Foam, published by the Rubber Manufacturers Association, Inc.
It has been shown that the compressive strength of foam rubber is a function of its density and the modulus of elasticity of the elastomer it contains. One of the applicants, Joseph A. Talalay, found it and wrote in Ind. & Eng. Chem.
Volume 44, p. 791 (1952) already reported that the change in the pressure resistance of sponge rubber as a function of the density can be expressed by the following formula: h = 4 (1 - @) 2 / P in the
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and h is the force in pounds / inch2 (= 0.07 kg / cm2) required for 25 percent compression, Gf is the density of the foam. in pounds! Inch3 (= 0.027 kg / cm3) and P mean a factor that is primarily a function of the module of the rubber and, to a lesser extent, the cell structure.
For reasons of convenience, a cube root function of the density (0) is used instead of the density Gf.
For foam rubber made from natural latex (60 percent centrifuged latex from Hevea Braziliensis), the value of P was found to be approximately 10X10-3 if the cheese was mixed with 2.55 / o sulfur and a suitable accelerator (such as 1, 25% zinc diethyldithiocarbamate and zinc mercaptobenzothiazole) was vulcanized under optimal conditions.
For sponge chewing made from a copolymer of butadiene and styrene with a high Mooney viscosity of, for example, MS4 over 70, obtained at a low temperature of, for example 5 C by emulsion polymerization, the value P is somewhat lower and can be in the range of −8 , 5X10-3, which means that the product has a relatively high compression resistance.
It has been found that the compression resistance of foam rubber, albeit to a very small extent, is also influenced by the size of the cells of the foam.
In the manufacture of foam rubber, achieving the greatest possible compression resistance for a given density is of the utmost economic importance.
In other words, it is desired to have a foam rubber article of a given specificity. To produce compression resistance with the lowest possible consumption of elastomeric material.
The compression resistance of a cell body with freely communicating cells is determined for a certain density by the elastic modulus of the rubber from which the cell walls are formed.
In solid rubber technology, one can easily increase or decrease the modulus of elasticity by careful mixing.
Natural or synthetic dry chew can be reinforced with finely divided additives such as carbon black, fine powdery clay, etc., until the modal of the mixture is a multiple of that of pure rubber.
This increase in the modulus of elasticity often goes hand in hand with an improvement in other physical properties, such as tensile strength, tensile strength and abrasion resistance. Unfortunately, this reinforcement technique cannot be used with latex. Moderate additions of clay, alumina hvdrat etc. can stiffen a latex mixture somewhat, but this is at the expense of tensile strength, elongation at break and tear resistance. The stiffening effect is also not very permanent and is partly lost with prolonged and repeated bending stress.
It has been found that, for example, adding a small amount of a mixed latex to an open-cell foam rubber article by dewing the latter in a dilute latex dispersion, thereby coating the cell walls, causes a significant increase in compression resistance, accompanied only by a slight increase in weight . At the same time, the tensile strength of the foam is slightly improved (taking into account the correction for a minor change in the thickness).
Other physical properties of the foam rubber remain, as has been shown, essentially unchanged,
It has also been found that the addition of a stiffening agent, for example a dispersion of colloidal silicon dioxide, for example Ludox (registered trademark), manufactured according to US Pat. No. 2574902, to the immersion solution improves the desired effect even further.
Ludoxo is a 30 percent colloidal dispersion of almost pure amorphous silicon dioxide particles (SiO2) in the form of polymerized silica. The average particle size of 17 mA is smaller than that of the best carbon black.
As a special example, it should be mentioned that a 2 to 3 percent increase in weight of the sponge rubber, resulting from immersion in a dilute dispersion of a mixture containing the same parts of a latex mixture and colloidal silicon dioxide, the specific compression resistance of a sponge rubber article of medium density by 30 to 40 The factor P of such a foam can reach the value 6X10-3. With the methods customary up to now, an approximately 20 to 215 percent increase in the foam weight (pouring weight) would be necessary to achieve a comparable increase in the compression resistance.
No explanation can be given for this phenomenon, but since the stiffening effect is obviously greater than it could be explained by an even thickening of the cell walls, it seems likely that the capillary attraction is a factor that causes it to be proportionate larger quantities of the added substance are selectively deposited (and coagulated) in selective zones. A sole before ferred deposition of the added material can take place in the angles of meeting Zel walls, where it acts as a strut, also in the narrow passages or the lying between the main cells, these connecting smaller cells.
It is also assumed that when using "ludox" as described, the colloidal silicon dioxide particles are sufficiently fine and flexible to penetrate into the latex films of the cell structure and thus form part of it.
In carrying out the process, one can start from a foam structure which has been obtained by the freeze-coagulation process of US Pat. No. 2,432,353 to Talalay or by any other preferred process.
After vulcanizing and washing and either before or after drying, the sponge rubber can be immersed in a dilute (5 / o total solids) dispersion of a latex mixture and the excess material removed by squeezing it out between rollers (wringing out), after which the product is dried in a stream of hot air at the same time vulcanization of the elastomer takes place.
The results obtained according to the present method are shown by the curves in FIG. 1 of the drawing, which show the percentage increase in the specific compression resistance of an upholstery cushion for automobile seats (a flat sponge rubber cushion of about 32 mm thickness, which is used as cushioning material over a spring-loaded housing for automobile seats is used) as a function of the percentage weight gain, this weight gain being achieved in different ways. The cushion was made with equal parts of natural rubber and GR-S latex polymerized at 5 C with a high solids content.
Curve A shows the vortex that is achieved by simply increasing the weight of the base mass, that is, by casting a denser foam, as a percentage increase in the compression resistance with increasing density.
Curve B shows the effect of dipping the cushion into the same latex coating from which it was made, dry. Nening and vulcanizing the additional elastomer material, as a percentage increase in compression resistance with increasing weight.
Curve C shows the effect of the same procedure, but with immersion in a mixture of 75 parts of latex mixture and 2.5 parts of colloidal silicon dioxide.
The Kurd D shows the effect of a dip mixture of equal parts latex mixture and colloidal silicon dioxide.
The Iturve shows the influence of a dilute dispersion of colloidal silicon dioxide, without La. additional text.
The addition of a part of monoÏthylamine prevents the formation of flakes in the latex-ludox¯ system. The mixture must be stirred well to prevent flocculation and settling of the vulcanizing agent.
Under the same working conditions, an increasing ratio of ¸Ludox to rubber increases the compression resistance, but reduces the weight absorbed in a single dive.
It has also been found that the concentration of the dipping dispersion is limited by the fact that the foam has to reassume its original shape after passing through the squeezing rollers.
Factors that limit the concentration of immersion dispersants. sion are:
1. The type of latex in the dip dispersion (GR-S and or raw rubber).
2. The amount of latex in the dispersion.
3. The setting of the nip rollers (roller pressure) and 4. the degree of vulcanization of the material to be thawed.
The increase in compression resistance is not limited to a single rope. It has been found that a second immersion process and, if desired, even a third one, achieves a comparable effect. With consecutive.
Diving, however, the percentage increase in compression resistance in the later ropes may be lower than in the first. Five strips of a sealing material made of open-cell foam rubber for automobile doors were immersed three times in a 10 percent dispersion of 50 parts GR-S latex (polymerized at 5¯ C) with a high concentration of solids and 50 parts Ludoxox.
Between each immersion, the samples were passed through the nip rollers, dried at 990 C and pressed together. The compression values are the number of pounds (= 0.454 kg) required to compress a length of 30.4 em with 0.454 kg of preload by 3.17 mm.
The test results are as follows: Original density of the strips:
0.130 to 0.138 g / cm3 Single roping:
Weight increase 7, 6% increase in compression resistance 27.4% Diving three times:
Weight gain 21.1%
Increase in the compression resistance 94.2 / o Obsehon reference is made to a thawing method in the introductory part, the way in which the dispersion is incorporated into the foam is not restricted to this. The latex can also be added by pouring the latex dispersion onto the foam and allowing it to flow over it, or by spraying it on.
Examples of mixtures to be used in the present process are as follows:
The rubber used for the base material can be natural or synthetic rubber, in particular a butadiene-styrene copolymer or a mixture of natural and synthetic rubber.
GR-S rubbers are preferred because of their lower tack.
The following is a recipe for a dispersion that can be used to treat vulcanized, open-ended foam, A. Rubber mixture: GR-S (S667) 100.00 potassium oleate 2. 00 monoethylamine 1.00 styrenated phenol (antioxidant medium), e.g. B. Wingstay S (a registered trademark) 1. 50 zinc oxide 4. 00 zinc diethyl dithiocarbamate 1. 25 zinc mercaptobenzothiazole 1. 25 sulfur 2. 25
B.
Immersion dispersion: rubber mixture A 4. 5 Colloidal silicon dioxide (Ludox) 30 Water 92. 5 Total solids: 7.5 / a The concentration of the dispersion is usually less than 10%.
Effect on the physical properties: 1. Slightly increased tensile strength.
2. Elongation remains constant.
3. The ability of the treated material to retain a permanent strength (heat setting) is somewhat better than that of the untreated (determined according to The Rubber Manufacturers Association Buyers Guide-Latex Foam).
4. A repeated bending stress on the treated material turns out to be, expressed as a percentage decrease in the compression resistance, only slightly inferior to that of the untreated base material and in terms of loss
High same.
5. Other physical properties of the treated material, such as flexibility at low temperatures and resistance to air bomb testing, remain relatively unchanged.
As a further observation regarding the subject of the invention, it should be noted that there. ¯ the shape of the curves for the deformation due to compression for both the untreated material and the material that has been dipped several times is usually very similar. This can be seen from the curves of Fig. 2, in which curve F shows the behavior of the untreated material and curve G that of the treated material. On the Ordina. te is the compression resistance of the foam rubber in units of 1.4 glcm2, and the abscissa shows the compression as a percentage decrease in the original thickness.
The compression resistance is measured on an untreated, open-cell foam rubber piece 82.55 mm thick after every 10 / reduction of its original thickness. The same piece goes into a Ludoxs. containing latex mixture is dipped, the excess dispersion is squeezed off and then dried and vulcanized.
The weight increase is 4.3% and the percentage increase in the specific compression resistance compared to the untreated material is as follows:% compression% increase in the specific
Compression resistance 1X0 56 '20 56
30 56
40 56
50 64
60 51
70 47
80 41
One would have expected that the immersion treatment would only be effective in the lower compression areas, where the stiffness of the cell walls is the main factor for the compression resistance, i.e. in the range of 10 to 50 / o compression.
However, the results show that the effect is noticeable up to at least 80 / m compression, which is close to the complete compression of the foam rubber.
PATENT CLAIMS
I. Open-celled foam rubber article, characterized in that it is placed on its cell
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