DE1198060B

DE1198060B - Process for the production of polyurethane foams coated with water-soluble film formers

Info

Publication number: DE1198060B
Application number: DEV22645A
Authority: DE
Inventors: Dr Franz Matejcek; Dr Helmut Pietsch; Dr Kurt Sponsel; Dr Curt Walter Leupold
Original assignee: Vereinigte Papierwerke Schickedanz and Co
Current assignee: VP Schickedanz AG
Priority date: 1962-06-15
Filing date: 1962-06-15
Publication date: 1965-08-05
Also published as: AT261228B; CH461796A; BE628353A

Description

Verfahren zur Herstellung von mit wasserlöslichen Filmbildnern überzogenen Polyurethanschaumstoffen Die handelsüblichen Polyurethanschaumstoffe werden bei der Herstellung nach dem Aufschäumen in Blöcke geschnitten und nach einiger Zeit weiterverarbeitet. Die Weiterverarbeitung erfolgt in der Weise, daß aus den Blöcken die gewünschten Schaumteile in der Form geschnitten werden, in der sie später auf den Markt kommen. Die Konfektionierung erfolgt also hauptsächlich durch den Schneidvorgang; die dabei erhaltene äußere Form ist gleichzeitig die Form des Verkaufsproduktes. In dieser Form wird der Schaumkörper dann auch angewendet.Process for the production of coated with water-soluble film formers Polyurethane foams The commercially available polyurethane foams are used in cut into blocks after foaming and after some time further processed. The further processing takes place in such a way that from the blocks the desired foam parts can be cut in the shape in which they are later on come to the market. The assembly takes place mainly through the cutting process; the external shape obtained is at the same time the shape of the sales product. The foam body is then also used in this form.

Da die Polyurethanschaumstoffe bei längerer Verformung ermüden und ein sogenannter Druckverformungsrest zurückbleibt, wird eine Pressung oder Stauchung der Schaumkörper während der Lagerung oder Transport möglichst vermieden.Since the polyurethane foams tire with prolonged deformation and if a so-called compression set remains, it becomes compression or upsetting the foam body avoided during storage or transport as far as possible.

Im Gegensatz dazu ist es Gegenstand der Erfindung, Polyurethanschaumkörper in gepreßter Form herzustellen. Nachstehend wird die Erfindung näher erläutert, und zwar ist es ein Verfahren zur Herstellung von mit wasserlöslichen, filmbildenden Stoffen überzogenen Polyurethanschaumstoffen unter gleichzeitiger Mitverwendung von oberflächenaktiven Stoffen, Quellkörpcrn, Duftstoffen, Fixierungsmitteln dafür, bakteriziden und anderen üblichen Zusätzen durch Imprägnieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyarethanschaumstoffe mit Polyäthylenoxyden, wasserlöslichen Kohlehydraten, mehrwertigen Alkoholen, mehrbasischen Carbonsäuren oder wasserlöslichen Oxycarbonsäuren behandelt, abgepreßt und getrocknet, anschließend durch Druck oder Torsionsspannung unter Volumenverringerung verformt und durch wasserlösliche Bindemittel in der verdichteten Form fixiert werden.In contrast, it is the subject of the invention, polyurethane foam body produce in pressed form. The invention is explained in more detail below, namely, it is a process for the preparation of water-soluble, film-forming Fabrics-coated polyurethane foams with simultaneous use of surface-active substances, swelling bodies, fragrances, fixatives therefor, bactericidal and other common additives by impregnation, characterized in that that the polyarethane foams with polyethylene oxides, water-soluble carbohydrates, polyhydric alcohols, polybasic carboxylic acids or water-soluble oxycarboxylic acids treated, pressed and dried, then by pressure or torsional stress Deformed with a reduction in volume and compacted by water-soluble binders Shape can be fixed.

Hydrophile Polyurethanschaumstoffe, wie sie durch Verwendung von Polyäthylenglykolen als Ausgangspolyole hergestellt werden können und z. B. in der Patentanmeldung F 6215 IV c/ 39 c beschrieben sind, werden mit wenig Polyäthylenglykol vom ungefähren Molekulargewicht 300 imprägniert und anschließend zusammengepreßt. In dieser gepreßten Form werden die Schaumkörper so fixiert, daß die Fixierung an der Luft dauernd beständig ist, sich aber bei Berührung mit Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, öffnet. Sowie also der in der gepreßten Form fixierte Schaumkörper mit Wasser in Berührung kommt, fällt die Fixierung fort, und der Schaumkörper expandiert auf ein Vielfaches seines Volumens im gepreßten Zustand. Durch das Expandieren entwickelt der Schaumkörper ein großes Saugvermögen, das einem nicht so nachbehandelten Schaumstoff völlig fehlt. Diese Art der Behandlung, nämlich das Pressen von Polyurethanschaumkörpern auf ein kleines Volumen und Fixieren in diesem Zustand, wobei die Fixierung aber so gehalten ist, daß sie später in Gegenwart von Flüssigkeiten wegfällt und der Schaumkörper expandieren kann, ermöglicht den Einsatz von Polyurethanschaumstoffen auf einer ganzen Reihe von neuen Gebieten und bietet große Vorteile.Hydrophilic polyurethane foams such as those obtained by using polyethylene glycols can be produced as starting polyols and z. B. in the patent application F 6215 IV c / 39 c are described, with a little polyethylene glycol of the approximate Molecular weight 300 impregnated and then pressed together. In this pressed Shape, the foam bodies are fixed in such a way that the fixation in the air is permanent but opens when it comes into contact with liquids, especially water. As So the foam body fixed in the pressed form comes into contact with water, the fixation is lost and the foam body expands to a multiple of its own Volume in the pressed state. The foam body develops as it expands a high absorbency, which is completely lacking in a foam that has not been so post-treated. This type of treatment, namely the pressing of polyurethane foam bodies onto one small volume and fixation in this state, but the fixation is held that way is that it later disappears in the presence of liquids and the foam body can expand, allows the use of polyurethane foams on one whole range of new areas and offers great advantages.

Die erfindungsgemäß verdichteten Schaumstoffkörper können zur Herstellung von Scherzartikeln, Schwämmen oder Spielzeug verwendet werden.The foam bodies compressed according to the invention can be used for production joke articles, sponges or toys.

An folgenden Beispielen wird die Arbeitsweise beschrieben.The working method is described in the following examples.

Beispiel 1 Aus einem offenporigen, hydrophilen Schaumstoff mit einem spezifischen Gewicht von etwa 0,035 werden Körper von 3 -3.30 cm geschnitten und in einer 5 11/oigen wäßrigen Lösung von Polyäthylenglykol vom ungefähren Molekulargewicht 300 getränkt. Die überschüssige Lösung wird abgepreßt und die Schaumkörper getrocknet. Nach dieser Prozedur verbleiben etwa 15 bis 20'°/a Polyäthylenglyko1300, bezogen auf trockenes Schaumgewicht, in den Schaumkörpern. Die Schaumkörper werden nun jeder für sich an einem Ende eingespannt und in Längsrichtung zusammengedreht. Dabei verringert sich das Volumen des Schaumstoffstranges von 9 ccm pro 1 cm Stranglänge auf etwa 0,6 ccm pro 1 cm Stranglänge. Das andere Ende des Schaumstranges wird ebenfalls eingespannt. Der Schaumstoffstrang wird nun .mit einer 21%igen Lösung von Methylcellulose in Wasser allseitig eingestrichen. Nach dem Trocknen des ersten Anstriches wird ein zweites Mal mit derselben Lösung eingestrichen und wiederum trocknenge14men. Nach dem Trocknen des zweiten Anstriches können die Schaumstoffstränge aus den Halteklammern herausgenommen werden. Sie behalten ihre Form über Monate hinweg und verändern sich nicht beim Liegen an der Luft.Example 1 From an open-pored, hydrophilic foam with a specific gravity of about 0.035, bodies of 3 -3.30 cm are cut and in a 5 11 per cent aqueous solution of polyethylene glycol of approximate molecular weight 300 soaked. The excess solution is pressed off and the foam bodies are dried. After this procedure, about 15 to 20% per year of polyethylene glycol, based on the product, remain on dry foam weight, in the foam bodies. The foam bodies are now each clamped at one end and twisted together lengthways. Reduced in the process the volume of the foam strand increases from 9 ccm per 1 cm strand length to about 0.6 cc per 1 cm strand length. The other end of the foam strand is also clamped. The foam strand is now .with a 21% A solution of methyl cellulose in water is coated on all sides. After drying of the first coat is painted a second time with the same solution and dried again. After the second coat has dried, the foam strands can be removed from the retaining clips. They keep their shape for months away and do not change when lying in the air.

Von einem Schaumstoffstrang wird ein Stück von 5 cm Länge abgeschnitten. Es besitzt ein Volumen von etwa 3 ccm. Dieses Stück expandiert beim Einwerfen in Wasser innerhalb von 11 bis 25 Sekunden "auf ein Völümen--vöri--etwa -4 -- 4 .-6- ccm=96 ccm: Der verdichtete Schaumkörper ist also in wenigen Sekunden auf das 32fache Volumen expandiert und hat sich dabei voll Wasser gesaugt.A piece 5 cm in length is cut from a foam strand. It has a volume of around 3 ccm. This piece expands when thrown in Water within 11 to 25 seconds "to a Völümen - vöri - about -4 - 4.-6- ccm = 96 ccm: The compressed foam body is 32 times as large in a few seconds Volume expands and has soaked up full of water.

Beispiel 2 Aus einem hydrophilen Polyurethanschaumstoff vom spezifischen Gewicht 0,03 werden Schaumkörper 3 . 3 . 4 cm Kantenlänge geschnitten. Diese Schaumkörper werden in einer Lösung aus 175g Polyäthylenglykol vom ungefähren Molekulargewicht 17000 und. 325 g Polyäthylenglykol vom ungefähren Molekulargewicht 300 in 4500 g Wasser getränkt und die überschüssige Lösung aus dem Schaumkörper abgepreßt. Der Schauirikörper hat nach dem Abpressen etwa das dreifache Trockengewicht. Dann werden die Schaumkörper getrocknet. Nach dem Trocknen besitzen die Schaumkörper ein Gewicht von 1.13% des ursprünglichen Trockengewichtes, d. h., der Schaumstoff hat aus der Lösung 13 0% seines Eigengewichtes an Polyäthylenglyko1300 + Polyäthylenglyköl 17 000 aufgenommen.Example 2 Foam bodies 3 are made from a hydrophilic polyurethane foam with a specific gravity of 0.03. 3. 4 cm edge length cut. These foam bodies are in a solution of 175 g of polyethylene glycol with an approximate molecular weight of 17,000 and. 325 g of polyethylene glycol with an approximate molecular weight of 300 are soaked in 4500 g of water and the excess solution is pressed out of the foam body. After pressing, the show body has about three times the dry weight. The foam bodies are then dried. After drying, the foam bodies have a weight of 1.13% of the original dry weight, ie the foam has absorbed 130% of its own weight of polyethylene glycol 1300 + polyethylene glycol 17,000 from the solution.

Diese getränkten und getrockneten Schaumkörper werden auf 80 bis 90° C erwärmt und in einer Presse zu Stäbchen von etwa 0,8-0,8.4 cm Kantenlänge gepreßt. Während die Schaumkörper in der Presse verweilen, kühlen sie ab und behalten nach dem Herausnehmen aus der Presse an der Luft ihre verdichtete Form. Bei Berührung mit Wasser expandieren diese Preßlinge auf das Volumen von 3,8 - 3,8 - 5 cmg und saugen sich dabei voll Wasser.These soaked and dried foam bodies are heated to 80 to 90 ° C and pressed in a press into sticks with an edge length of about 0.8-0.8.4 cm. While the foam bodies linger in the press, they cool down and retain their compressed form when they are removed from the press in the air. On contact these compacts expand with water to a volume of 3.8-3.8-5 cmg and suck themselves full of water.

Auch nach einer Lagerzeit von 2 Monaten verlängert sich nicht die Zeit, die ein Preßling zur Expansion in kaltem Leitungswasser braucht.Even after a storage time of 2 months, the Time it takes for a compact to expand in cold tap water.

Die in den Beispielen beschriebene Arbeitsweise kann vielfältig variiert werden, jedoch ist allen Variationen gemeinsam eine Verdichtung des Schaumkörpers mit gleichzeitiger oder anschließender Fixierung in dem verdichteten Zustand. In dem verdichteten Zustand muß die Lagerstabilität bis zum Zeitpunkt der Anwendung gegeben sein. Die Anwendung selbst erfolgt im verdichteten Zustand, und die gewünschte Wirkung wird durch die Expansion des Schaumkörpers nach dem Zusammentreffen mit der aufzusaugenden Flüssigkeit erzielt.The procedure described in the examples can be varied in many ways However, what all variations have in common is a compression of the foam body with simultaneous or subsequent fixation in the compressed state. In the compacted state must be the storage stability up to the time of application be given. The application itself takes place in the compressed state, and the desired Effect is due to the expansion of the foam body after meeting with of the liquid to be absorbed.

Im folgenden wird der verdichtete und fixierte Schaumkörper kurz »Preßling« genannt.In the following, the compressed and fixed foam body is referred to as "compact" for short called.

Die in den Beispielen beschriebene Imprägnierung des Polyurethanschaumstoffes mit Polyäthylenglykol vom Molekulargewicht 300 hat den Zweck, eine Ermüdung des Schaumkörpers im gepreßten Zustand zu verhindern. Auch ohne diese Imprägnierung lassen sieb. Preßlinge mit den gewünschten Eigenschaften herstellen, z. B: genügt eine längere, starke Pressung eines nicht imprägnierten Schaumkörpers von etwa 4 bis 8 Tagen in einem Schraubstock, um einen Preßling zu erzeugen, der seine Form nach dem Öffnen des Schraubstockes längere Zeit beibehält. Ein derartiger Preßling aus hydrophilem i Material expandiert auch sehr schnell, wenn er in Wasser geworfen wird. Aber es zeigte sich, daß bei längerer Lagerung der Preßling bei der Expansion nicht mehr die volle Größe erreicht, die er im frisch bereiteten Zustand erreichen würde. Preßlinge ohne geeignete Imprägnierung ermüden und haben nur beschränkte Lagerstabilität.The impregnation of the polyurethane foam described in the examples with polyethylene glycol of molecular weight 300 has the purpose of a fatigue of the To prevent foam body in the compressed state. Even without this impregnation let sie. Produce compacts with the desired properties, e.g. B: sufficient a longer, strong compression of a non-impregnated foam body of about 4 to 8 days in a vice to produce a compact that has its shape for a long time after opening the vice. Such a compact Made of hydrophilic i material, it also expands very quickly when thrown in water will. But it was found that with prolonged storage, the compact during expansion no longer reaches the full size that it would reach in the freshly prepared state would. Compacts without suitable impregnation tire and have only limited Storage stability.

An Stelle des in den Beispielen angeführten Polyäthylenglykols 300 können auch andere Substanzen mit Erfolg eingesetzt werden, um die Ermüdung des Schaumstoffes im gepreßten Zustand zu verhindern.Instead of the polyethylene glycol 300 mentioned in the examples Other substances can also be used successfully to reduce fatigue To prevent foam in the compressed state.

Folgende Substanzen haben sich bei hydrophilen Polyurethanschaumstoffen als wirksam erwiesen: Alle wasserlöslichen Abkömmlinge des Äthylenoxyds. Geprüft wurden solche bis zu Molekulargewichten von 9000; ferner wasserlösliche Kohlehydrate, wie Kristallzucker, Milchzucker, Sorbit, Glycerin, Zitronensäure, Polyacrylsäure oder Milchsäure.The following substances have been found in hydrophilic polyurethane foams Proven to be effective: All water-soluble derivatives of ethylene oxide. Checked were those up to molecular weights of 9,000; also water-soluble carbohydrates, such as granulated sugar, lactose, sorbitol, glycerine, citric acid, polyacrylic acid or lactic acid.

Diese Aufzählung erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Es wurden z. B. keine Substanzen geprüft, die als physiologisch bedenklich gelten.This list does not claim to be complete. There were z. B. no substances tested that are considered physiologically questionable.

Die Pressung kann in verschiedener Weise durchgeführt werden. Im Beispiel 1 wurde der Schaumstoffkörper von 3 - 3 - 30 cm zu einem Strang zusammengedreht und auf diese Weise verdichtet. Weitere Möglichkeiten sollen am Beispiel des Schaumstoffwürfels von 3 - 3 - 3 cm erläutert werden. Dieser Würfel kann in einer Richtung, senkrecht zu einer seiner Außenfläche, zusammengepreßt werden zu einem flachen Preßling von etwa 3 - 3 - 0,15 cm und expandiert später auch nur in dieser einen Richtung. Bei einer Pressung in zwei Richtungen senkrecht zueinander wird ein stäbchenförmiger Preßling in etwa 3 - 0,7-0,7 ccm erhalten, welcher später in zwei Richtungen expandiert.The pressing can be carried out in various ways. For example 1, the foam body was twisted from 3 to 3 to 30 cm to form a strand and condensed in this way. Further possibilities should take the example of the foam cube 3 - 3 - 3 cm can be explained. This cube can go in one direction, perpendicular to one of its outer surfaces, being pressed together to form a flat compact of about 3 - 3 - 0.15 cm and later only expands in this one direction. at a pressure in two directions perpendicular to each other becomes a rod-shaped one The compact obtained about 3 - 0.7-0.7 ccm, which later expands in two directions.

Endlich kann der Schaumstoffwürfel von 3 - 3 . 3 ccm in drei Richtungen zu einem kleinen Würfel von etwa 1,2 cm Kantenlänge verdichtet werden. Dieser Würfel expandiert im Wasser in allen drei Richtungen. Die Expansionsrichtung der Preßlinge kann also vorausbestimmt werden durch die Art der Verdichtung.Finally the foam cube can be used from 3 - 3. 3 cc in three directions compacted into a small cube with an edge length of about 1.2 cm. This cube expands in the water in all three directions. The direction of expansion of the compacts can therefore be predetermined by the type of compression.

Der im Beispiel 1 aufgeführte Schaumstoffstrang wird fixiert durch Auftragen einer Methylcelluloselösung von außen und trocknenlassen dieser Lösung. An Stelle von Methylcellulose können auch andere Bindemittel, wie z. B. hochmolekulares Polyäthylenglykol mit Molekulargewicht über 1000 000 verwendet werden.The foam strand listed in Example 1 is fixed by Apply a methyl cellulose solution externally and allow this solution to dry. Instead of methyl cellulose, other binders, such as. B. high molecular weight Polyethylene glycol with a molecular weight of over 1,000,000 can be used.

Das Fixiermittel muß nicht in jedem Fall von außen aufgetragen werden, sondern kann - wie im Beispiel 2 - zusammen mit dem Imprägniermittel vor der Pressung in den Schaumkörper gebracht werden, so daß während der Pressung gleichzeitig die Fixierung erfolgt.The fixative does not have to be applied externally in every case, but can - as in Example 2 - together with the impregnating agent before pressing be brought into the foam body, so that at the same time the Fixation takes place.

Die Preßbacken können auch geheizt werden, so daß die Fixierung mit Hilfe solcher Bindemittel erfolgen kann, die bei der erhöhten Preßtemperatur schmelzen oder verfließen und beim Erkalten erstarren. Diese Temperaturen werden zweckmäßig so gewählt, daß sie unterhalb der Temperatur liegen, bei der merkliche Veränderungen des Schaumstoffes auftreten. Auch ein Umspinnen, Umwickeln oder Vernähen der verdichteten Schaumkörper mit flüssigkeitslöslichen Fäden, Bändern oder Folien ist möglich.The jaws can also be heated, so that the fixation with Can be done with the help of such binders, which melt at the increased pressing temperature or flow and solidify when cooling down. These temperatures become appropriate chosen so that they are below the temperature at which noticeable changes of the foam occur. Also a spinning, wrapping or Sewing the compacted foam body with liquid-soluble threads, tapes or foils is possible.

Welches Bindemittel für die Fixierung eingesetzt wird, richtet sich naturgemäß nach dem Einsatzzweck. Das Fixiermittel muß auf jeden Fall in dem später aufzusaugenden Medium löslich sein.Which binder is used for the fixation depends naturally according to the intended use. The fixative must definitely be used later the medium to be absorbed must be soluble.

Die bisherigen Angaben beziehen sich auf hydrophile Polyurethanschaumstoffe, wie sie durch Verwendung von Polyäthylenglykolen als Ausgangspolyole hergestellt werden können und z. B. in der Patentanmeldung F 6215 IV c/ 39c beschrieben sind.The previous information relates to hydrophilic polyurethane foams, as produced by using polyethylene glycols as starting polyols can be and z. B. in the patent application F 6215 IV c / 39c are described.

Dasselbe Prinzip läßt sich auch auf hydrophobe, handelsübliche Polyurethanschaumstoffe anwenden, die auf Basis von Polyesteralkoholen oder wasserunlöslichen Polyalkylenglykolen hergestellt sind. Die Imprägniermittel, die bei den hydrophilen Polyurethanschaumstoffen die Ermüdung der Preßlinge verhindern, sind allerdings bei den hydrophoben Polyurethanschaumstoffen wirkungslos.The same principle can also be applied to hydrophobic, commercially available polyurethane foams apply that are based on polyester alcohols or water-insoluble polyalkylene glycols are made. The impregnating agents used in hydrophilic polyurethane foams Prevent fatigue of the compacts, however, are with the hydrophobic polyurethane foams ineffective.

Dagegen wirken bei den hydrophoben Polyurethanschaumstoffen Substanzen; wie z. B. Chlorparaffine, Nitroparaffine, Polypropylenglykole sowie wasserunlösliche Mischpolymerisate aus Propylenoxyd und Äthylenoxyd der Ermüdung entgegen.In contrast, substances act in the case of the hydrophobic polyurethane foams; such as B. chlorinated paraffins, nitro paraffins, polypropylene glycols and water-insoluble Copolymers of propylene oxide and ethylene oxide counteract fatigue.

Claims

Claim: Process for the production of polyurethane foams coated with water-soluble, film-forming substances with the simultaneous use of surface-active substances, swelling substances, fragrances, fixing agents for them, bactericidal and other conventional additives by impregnation, because the polyurethane foams are made with polyethylene oxides, water-soluble carbohydrates Treated alcohols, polybasic carboxylic acids or water-soluble oxycarboxylic acids, pressed and dried, then deformed by pressure or torsional stress with a reduction in volume and kept in the compacted form by water-soluble binders. References considered: U.S. Patent No. 2,900,278.