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Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus Polyurethanschaumkunststoffen
Zusatz zum Patent: 1 235 574 Gegenstand des Hauptpatents ist ein Verfahren zur Herstellung
von Formkörpern aus Polyurethankunstschaumstoffen mit offenporiger Oberfläche, die
dadurch erhalten werden, daß als Formtrennmittel ein als solches bekanntes zusammen
mit Polyäthylenglykol mit einem Molekulargewicht zwischen 1000 und 4000 oder Polypropylenglykol
mit einem Molekulargewicht von 2000 bis 4000 oder sauer reagierenden Stoffen verwendet
wird.
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Bei der Herstellung von Formkörpern aus Polyurethanschaumkunststoffen
mit offenporiger Oberfläche bildet sich an den äußeren Flächen eine verdichtete
Zone aus, die die Porosität des gebildeten Schaumstoffes stark herabsetzt. Diese
verdichtete Zone wird vor der Weiterverarbeitung in der Regel auf mechanischem Wege,
z. B. durch Abschälen, vom Kunstschaumstoff entfernt. Bei der Herstellung von Formkörpern
jedoch bereitet die mechanische Entfernung dieser sogenannten Hautschicht erhebliche
Schwierigkeiten, ihr Belassen am Formkörper ist andererseits in vielen Fällen unerwünscht
und die Entfernung der dichteren Zone mit einem beachtlichen Materialverlust verbunden.
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Bei der Behandlung der Formwandungen mit Formtrennmitteln wird zwar
ein leichteres Entformen des gebildeten Formkörpers erreicht und die Ausbildung
dieser verdichteten Oberflächenzone nicht vermieden, auch nicht, wenn die Formtrennmittel
als Spurenbestandteil Polymerisationsverzögerer enthalten.
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Andererseits sind Versuche bekanntgeworden, bei denen die Ausbildung
einer verdichteten Oberflächenzone vermieden werden konnte, indem als Trennmittel
bekannte, mit Isocyanatgruppen reagierende Stoffe in solcher Menge auf die Trennfläche
aufgebracht werden, daß sie im Überschuß vorliegen.
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Als Stoffe dieser Art sind neben Wasser monomolekulare, hydroxylgruppenhaltige
Stoffe oder Amine verwendet worden. Dadurch, daß diese Stoffe als Formtrennmittel
selbst in einer Menge verwendet wurden, daß sie in der Trennschicht im Überschuß
vorlagen, bildeten sich in der Oberfläche des Formkörpers unerwünscht schmierige
Reaktionsprodukte aus, die eine Reinigung des Formkörpers durch einen intensiven
Waschvorgang notwendig machten und andererseits die Poren des Schaumstoffes in der
Oberfläche eine starke Vergröberung erfuhren, die die physikalischen Eigenschaften
des Polyurethans in diesem Bereich negativ beeinflußte.
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Es wurde nun gefunden, daß bei der Herstellung von Form körpern aus
Polyurethanschaumkunststoffen die Ausbildung einer verdichteten oder in ihrem Gefüge
gegenüber dem Inneren veränderten Oberflächen zone dadurch verhindert werden kann,
daß als Formtrennmittel ein bekanntes zusammen mit einer Kombination von hochmolekularen,
hydroxylgruppenhaltigen und sauer reagierenden Substanzen verwendet wird.
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Durch den Zusatz der eben genannten Stoffe zum Formtrennmittel wird
erreicht, daß die Reaktionsgeschwindigkeit der Polyurethanbildungsreaktion verzögert
wird und das Reaktionsgemisch so verändert wird, daß es nicht zu einem festen Endprodukt
ausreagiert. Sowohl bei der Herabsetzung der Reaktionsgeschwindigkeit der Polyurethanbildungsreaktion
wie auch bei der Veränderung des Gemisches im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens
bildet sich an der Oberfläche des Formkörpers eine dünne Schicht aus, die im Augenblick
der Entformung eine so geringe Festigkeit aufweist, daß sie sich vom Formkörper
leicht ablöst. Der eigentliche Schaumstoffkörper wird hinsichtlich seiner physikalischen
Werte auch innerhalb der Oberfläche jedoch nicht verändert.
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Wird beispielsweise als Formtrennmittel eine Wachsemulsion für sich
allein verwendet, so erhält man einen Formkörper mit geschlossener Oberfläche. Der
Zusatz von Polyäthylenglykol mit einem Molekulargewicht von etwa 1500 und primären
Phosphaten dagegen führt zu einer offenporigen Oberfläche, die trocken und frei
von klebrig machenden Reaktionsprodukten ist.
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Wird an Stelle von Polyäthylenglykol und primären Phosphaten zusammen
mit der Wachsemulsion Glycerin oder Triäthylenglykol verwendet, so bilden sich in
der Randzone klebrige Reaktionsprodukte aus,
auch dann, wenn die
Menge der verwendeten Zusätze annähernd gleich ist.
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Die als Zusatz zum bekannten Formtrennmittel mitverwendeten höhermolekularen
Polyäthylen- oder -propylenglykole werden bei der Reaktion verbraucht und machen
infolgedessen eine wiederkehrende Behandlung der Formoberfläche erforderlich. Mit
diesen scheinbaren Nachteilen jedoch wird die Erzielung einer offenporigen Oberfläche
erreicht und damit die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens sichergestellt, da diese
offenporige Oberfläche insbesondere bei beliebig geformten Gegenständen nun nicht
mehr auf mechanischem Wege entfernt werden muß.
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Als im Sinne der Erfindung wirksame Substanzen seien außer den Polyäthylenglykolen
mit einem Molekulargewicht zwischen 1000 und 4000 oder Polyw propylenglykolen mit
einem Molekulargewicht zwischen 2000 und 4000, ferner sauer reagierende Substanzen,
die den pH-Wert erniedrigen, wie z. B. Säurechloride - als solche seien das Benzoylchlorid,
das Acetylchlorid oder deren Homologe z. B. genannt -, sauer reagierende Salze,
wie beispielsweise primäre Phosphate, wie Natriumdihydrogenphosphat, genannt.
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Bei der Herstellung von Formkörpern auf Polyurethanschaumstoffbasis
wird die Hautbildung vermutlich dadurch hervorgerufen, daß in der Berührungszone
von Schaum und Form die Schaumbläschen durch mechanische oder auch chemische Einwirkung
zerstört werden und das Produkt zu einer zusammenhängenden Schicht zusammenläuft.
Ohne Anwendung eines Formtrennmittels kommt es zu einer chemischen Verankerung oder
physikalischen Haftung an der Form, die beim Entformen durch teilweises Abreißen
oder auch Einreißen des Schaumstoffes zur Zerstörung des Formkörpers führen kann.
Die bisher bekannten Formtrennmittel haben das Loslösen des Artikels einschließlich
der ausgebildeten Haut von der Formwand bewirkt, indem sowohl die chemische Verankerung
als auch die physikalische Haftung herabgesetzt wurde. Demgegenüber wird bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren eine chemische Bindung an die Form ganz vermieden und
eine dünne Grenzschicht an der Oberfläche des Formkörpers so verändert, daß sich
eine Haut in Form eines festen, zusammenhängenden Filmes nicht ausbilden kann. Dies
wird bei der erfindungsgemäßen Anwendung der Stoffe, wenn sie insgesamt in einem
Mengenanteil von vorzugsweise mehr als 12 0/,, bezogen auf den Wachsbestandteil
der als Formtrennmittel verwendeten Emulsion, angewendet werden, dadurch erreicht,
daß die Bildungsreaktion des Polyurethans gebremst wird, und daß Substanzen mitverwendet
werden, die mit einer der im Reaktionsgemisch vorhandenen Komponenten reagieren
und so die Bildung einer festen Masse in der Grenzschicht verhindern.
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Die erfindungsgemäß verwendeten Substanzen können gleichzeitig mit
den herkömmlichen Formtrennmitteln gemischt zum Einsatz gelangen, sie können auch
nach dem Abtrocknen des Continuums der Wachsemulsion auf die Formwand aufgebracht
werden. Die Arbeitsweise richtet sich zweckmäßigerweise nach dem zum Einsatz gelangenden
Mengenanteil der verschieden verwendeten Trennmittel. Bei der Verwendung einer Kombination
der erfindungsgemäß verwendeten Substanzen mit herkömmlichen Formtrennmitteln genügt
es in der Regel, eine Grundschicht aus herkömmlichen Formtrennmitteln auf der Form
anzubringen und nach der jeweiligen Entformung eine
neue dünne Beschichtung mit dem
erfindungsgemäß zu verwendenden Formtrennmittel auf der Formwand herzustellen.
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Ausführungsbeispiel 1 Die zur Herstellung des Formkörpers benötigte
Form wird an ihrer Wandung in bekannter Weise mit einem handelsüblichen, aus einer
Wachsemulsion von Paraffinwachsen bestehendem Formtrennmittel eingesprüht. Hierauf
wird die so behandelte Formwandung mit einer 100/0eigen Natriumdihydrogenphosphatlösung
übersprüht, in der 10 g Polyäthylenglykol mit einem Molekulargewicht von 1500 je
100 g Lösung gelöst sind. Hierauf wird die Form zur Entfernung des Lösungsmittels
erwärmt, bis die Wandungen trocken sind. Hierauf wird das verschäumbare Reaktionsgemisch
aus Polyäther und Polyisocyanaten mit den üblichen Zuschlägen in die Form eingefüllt
und zur Reaktion gebracht.
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Nachdem die Form etwa 10 Minuten lang auf etwa 120 bis 140"C gehalten
wurde, kann der fertige Formartikel entnommen werden. Die an der Formwandung verbleibenden,
nicht ausreagierten Polyurethanreste werden durch Auswischen mit einem Lappen, der
gegebenenfalls mit einem Lösungsmittel getränkt sein kann, entfernt, und die mit
einem bekannten Formtrennmittel überzogene Form wird erneut - wie oben beschrieben
- mit der polyäthylenglykolhaltigen Natriumdihydrogenphosphatlösung eingesprüht.
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Ausführungsbeispiel 2 Die Wandungen der Form werden mit einem Formtrennmittel,
das aus einem Gemisch von 100 g von als Formtrennmittel handelsüblicher Paraffinemulsion
und 15 g Polyäthylenglykol mit einem Molekulargewicht von 1500 besteht, so eingesprüht,
so daß nach dem Abdunsten des Lösungsmittels ein einheitlicher Film auf der Formwandung
zurückbleibt. Hierauf wird die so behandelte Formwandung mit einer 100/0eigen Natriumdihydrogenphosphatlösung
übersprüht. Sodann wird, wie im Ausführungsbeispiel 1 angegeben, weiter verfahren.
Der Formkörper bedarf keiner Badbehandlung zur Entfernung überschüssigen Polyäthylenglykols.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist in gleicher Weise für Polyester-
wie Polyätherurethanschaumstoffe anwendbar.