-
Verfahren zur Herstellung von leicht verschweißbaren Polyurethanschaumstoffen
Es ist bekannt, daß man Polyurethanschaumstoff mit sich selbst oder auch mit anderen
Kunststoffen, z. B. Polyvinylchlorid oder Polyamiden, verschweißen kann. Hierbei
kann dieses Verschweißen sowohl in einem hochfrequenten elektrischen Felde als auch
in rein thermischen Verfahren, z. B. nach dem Wärmeimpulsverfahren, erfolgen. So
werden beispielsweise zur Herstellung von Polstern Folien aus Polyvinylchloridkunststoffen
auf Platten aus Polyurethanschaum aufgeschweißt.
-
Aus der deutschen Auslegeschrift 1 022002 ist es bekannt, thermoplastische
Kunstharze in Mengen bis höchstens 5 0/o zur Herstellung von Polyurethanschaumstoffen
zu verwenden. Nach der deutschen Patentschrift 883 959 hat man bereits weichmacherhaltige
Vinylhalogenide zusammen mit Polyurethanen zur Herstellung von lederartigen Stoffen
verwendet.
-
Dabei wurden mindestens 30°/o Polyvinylchlorid, bezogen auf die Gesamtmasse,
zugesetzt. Es ist offensichtlich, daß durch einen solchen Zusatz die Eigenschaften
des Polyurethans grundlegend verändert werden. Die eingeführte Menge von Fremdstoff
ist so groß, daß die Dehnbarkeit, die Reißfestigkeit und andere Eigenschaften des
Polyurethans in unzulässiger Weise verschlechtert werden. Das ist auch der Fall
bei den in den französischen Patentschriften 1122797 und 1 139 316 beschriebenen
Massen, bei denen der dem Polyurethan zugesetzte Anteil an thermoplastischem Kunstharz
noch sehr viel größer ist als nach der deutschen Patentschrift 883 959. Die nach
den französischen Patenten verwendeten Kunstharze sind im übrigen lösungsmittel-
und weichmacherfrei.
-
In der deutschen Patentschrift 948 191 ist schließlich ein ganz spezielles
Verfahren beschrieben, bei dem »diskrete Teile eines porösen Styrolpolymerisats
mit geschlossenen Zellen« mit Polyurethanharz verklebt werden. Bei einem solchen
Verfahren kann das thermoplastische Kunstharz nicht so gleichmäßig und homogen verteilt
werden, wie es für eine an allen Stellen gleichmäßig verbesserte Verschweißbarkeit
von Polyurethanschaumstoffen erforderlich ist.
-
Wie sich jedoch gezeigt hat, treten bei den bekanten Verschweißungen
Schwierigkeiten oder erhebliche Nachteile auf. So ist beispielsweise bei den bekannten
Schweißverfahren ein mehr oder weniger hoher Prozentsatz von Fehlschweißungen zu
verzeichnen. Ebenso kann man beobachten, daß sich häufig zunächst gut erscheinende
Verschweißungen mit der Zeit in der Schweißnaht lockern, wodurch sich bei Zug- und
Druckbeanspruchungen die verschweißten Teile lösen und somit der geschweißte Gegenstand
unbrauchbar wird. Überraschenderweise hat es sich nun gezeigt, daß man diese Nachteile
dadurch vermeiden kann, wenn man dem Polyurethanschaumstoff
Zusatzstoffe einverleibt,
die an sich schweißfreudig sind und einen niedrigeren Schmelzpunkt gegenüber den
unbehandelten Polyurethanschaumstoffen haben.
-
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von leicht
verschweißbaren Polyurethanschaumstoffen durch Umsetzung von Polyhydroxylverbindungen,
Polyisocyanaten und Wasser unter Zusatz von thermoplastischen Kunstharzen, das dadurch
gekennzeichnet ist, daß pulverförmige lösungsmittel-und weichmacherfreie thermoplastische
Kunstharze mit einem Schmelzpunkt unter etwa 2500 C tind in einer Menge von wenigstens
10 0/o, bezogen auf die Polyhydroxylverbindung, angewendet werden.
-
Als solche Zusatzstoffe sind insbesondere polymere Stoffe, wie Polyvinylchlorid,
Polyvinylacetat, Polyamide, Polyäthylen oder Mischpolymere aus verschiedenen Monomeren,
z. B. Polystyrolmischpolymere und ähnliche Verbindungen, geeignet. Gegebenenfalls
ist es in dem erfindungsgemäßen Verfahren auch möglich, Mischungen verschiedener
solcher polymerer Stoffe der Polyurethanschaum bildenden Masse zuzusetzen.
-
Hierbei können diese Zusatzstoffe dem Polyurethanschaum auf verschiedenem
Wege und in unterschiedlicher Weise beigegeben werden.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die zur
Herstellung von Polyurethanschaumstoffen üblichen Reaktionsgemische zusammen mit
den polymeren Zusatzstoffen verschäumt. Hierbei kann es insbesondere zweckmäßig
sein, die polymeren Zusatzstoffe vor dem Verschäumen einer Komponente für die Schaumstoffherstellung
zuzusetzen.
-
Insbesondere geeignet hierfür ist die Polyester- oder Polyätherkomponente,
die auch durch ein aus Polyäther und Diisocyanat hergestelltes »Vorpolymerisat«
ersetzt werden kann. Nach dem Vermischen der Zusatzstoffe mit dieser Reaktionskomponente
wird dann die bekannte 5 chaumstofiherstellung durch Umsetzung mit den übrigen Reaktionskomponenten,
wie Diisocyanat, unter Verwendung von geeigneten Katalysatoren, beispielsweise Estergruppen
aufweisenden tertiären Aminen, Emulgiermitteln und Wasser, durchgeführt. Für das
erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch die Zugabe der Zusatzstoffe vor dem Verschäumen
nicht zwingend. Sie kann ebenso während des Verschäumens erfolgen, oder es kann
auch beispielsweise der fertige Polyurethanschaumstoff mit einer Lösung des polymeren
Zusatzstoffes behandelt werden.
-
Die polymeren Zusatzstoffe, die dem fertigen Polyurethanschaum die
verbesserten Schweißeigenschaften verleihen, werden in Pulverform zugesetzt und
in dem Reaktionsgemisch oder in der jeweiligen Reaktionskomponente verteilt. Hierbei
ist es vorteilhaft, eine möglichst gleichmäßige Verteilung dieser Zusatzstoffe zu
erzielen. Hierzu kann beispielsweise eine Homogenisiereinrichtung verwendet werden.
-
Bei dem Verschweißen der erfindungsgemäß - hergestellten Polyurethanschaumstoffe,
die derartige Zu satzstoffe oder deren Gemische enthalten, lassen sich von vornherein
einwandfreie Verschweißungen erzielen. Die Schweißnähte bei diesen Stoffen haften
gut zusammen und halten auch nach längerer Zeit den erforderlichen Beanspruchungen
durch Druck und Zug stand.
-
Für die Auswahl der Zusatzstoffe kann die späterhin zu wählende Schweiß
art bestimmend sein. So hat sich beispielsweise gezeigt, daß bei Hochfrequenzverschweißungen
der Zusatz von Polymeren, wie Polyvinylchlorid, Polystyrolmischpolymere oder Polyamide,
besonders gute Ergebnisse liefert. Bei der Verwendung von Polyurethanschaumstoffen,
die solche Zusatzstoffe enthalten, ist es nicht nur möglich, sicher und haltbar
zu verschweißen, sondern es hat sich auch in dem elektrischen Schweißverfahren darüber
hinaus gezeigt, daß der Bedarf an elektrischer Energie wesentlich geringer ist als
bei der Behandlung von gewöhnlichem Polyurethanschaumstoff.
-
Beispiel 1 Zu 80Teilen Polyester werden 20 Teile gepulvertes Polyvinylchlorid
zugesetzt und in einer Scheibenmühle homogenisiert. Die so erhaltene Mischung wird
in bekannter Weise in eine Mischkammer gepumpt, wo bei heftigem Rühren unter Druck
Toluylendiisocyanat und eine geeignete Aktivatormischung eingedüst werden. Das Reaktionsgemisch
wird anschließend auf eine übliche bewegliche Unterlage gegossen, wo sich dann der
Schäumprozeß vollzieht. Nach Erstar-Ten des Polyurethanschaumes wird ein elastischer
Schaumstoff erhalten, der sich im elektrischen Hochfrequenzfeld sehr gut verschweißen
läßt. Sowohl beim Verschweißen von Polyurethanschaumstoff mit Polyurethanschaumstoff
wie auch beim Verschweißen von Polyurethanschaumstoff mit z. B. Polyvinylchloridfolie
wird eine sehr gute Haftfestigkeit der Schweißnaht erzielt.
-
Beispiel 2 Zu 85 Teilen Polyester werden 15 Teile eines Polyamids
zugesetzt. Die Mischung wird nach Beispiel l weiterverarbeitet. Der gewonnene Polyurethanschaum-
stoff
zeigt verbesserte Eigenschaften beim Verschweißen.
-
Beispiel 3 10 Teile Polyamid und 10 Teile Polyvinylchlorid werden
zu 80 Teilen Polyester zugesetzt und die Mischung nach Beispiel 1 verarbeitet. Es
wird ein außerordentlich schweiß freudiger Polyurethanschaumstoff erhalten.
-
Beispiel 4 Polyäther oder »Vorpolymerisate« aus Polyäther und Diisocyanat
werden mit 10 °/o Polyvinylchlorid versetzt und in üblicher Weise zu Polyurethanschaumstoff
verschäumt. Es wird ein Polyurethanschaumstoff erhalten, der sich sehr gut verschweißen
läßt, wobei dauerhafte Schweißnähte erzielt werden.
-
Beispiel 5 Zu 100 g handelsüblichem verzweigtem Polyester aus Adipinsäure,
Diäthylenglykol und einem Triol mit der Hydroxylzahl 55 bis 65 werden 35 g pulverförmiges
Polyvinylchlorid gegeben. Dieses Gemisch wird zusammen mit 44,5 g Toluylendiisocyanat
und 9 g Akti vatormischung verschäumt. Es entsteht ein elastischer Schaumstoff mit
hervorragender Verschweißbarkeit, Reißfestigkeit, Dehnbarkeit und Elastizität.
-
Beispiel 6 100 g Polypropylenglykol und 30 g weichmacher freies Polyvinylchloridpul-ver
werden innig miteinander vermischt und dann mit 38,5 g Toluylendiisocyanat und 5,64
g Aktivatormischung verschäumt.
-
Das Toluylendiisocyanat bestand zu 200/0 aus dem 2,4-Isomeren und
zu 808/o aus dem 2,6-Isomeren. Es wird ein Schaum mit hervorragender Verschweißbarkeit
erhalten. Auch die Elastizität, die Dehnbarkeit und Reißfestigkeit der Polyurethanmasse
sind sehr gut.
-
Beispiel 7 Ein Polyurethanschaumstoff wird mit einer Lösung von Polyvinylchlorid
in Dioxan-Aceton durch Versprühen getränkt. Nach Verdunsten des Lösungsmittels wird
ein Schaumstoff erhalten, der sich wesentlich besser hochfrequent verschweißen läßt
als vor dem Tränken mit der Polyvinylchlorid-Lösung.
-
Beispiel 8 Ein Polyurethanschaumstoff wird mit einer Lösung von Polyvinylchlorid
in Dioctylphthalat, gegebenenfalls durch Besprühen, getränkt. Nach dem Erwär men
des Schaumstoffes wird ein ausgezeichnet hochfrequent verschweißbares Material erhalten.
-
PATENTANSPROCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von leicht verschweißbaren
Polyurethanschaumstoffen durch Umsetzung von Polyhydroxylverbindungen, Polyisocyanaten
und Wasser unter Zusatz von thermoplastischen Kunstharzen, dadurch gekennzeichnet,
daß pulverförmige, lösungsmittel- und weichmacherfreie thermoplastische Kunstharze
mit einem Schmelzpunkt unter etwa 2500 C und in einer Menge von wenigstens 10 °/o,
bezogen auf die Polyhydroxylverbindung, angewendet werden.