DE1479491A1

DE1479491A1 - Verfahren zum Vereinigen eines Polyurethan-Schaumstoffs mit einer thermoplastischen Folie

Info

Publication number: DE1479491A1
Application number: DE19651479491
Authority: DE
Inventors: Marshack Irving L
Original assignee: Mobay Corp
Current assignee: Bayer Corp
Priority date: 1964-09-15
Filing date: 1965-09-14
Publication date: 1969-05-14
Also published as: GB1081568A; BE669547A; US3437551A; NL6512022A; CH434712A; ES317491A1

Description

Mobay Chemioal Company, Pittsburgh (Pennsylvania, USA)

Verfahren zum Vereinigen eines Polyurethan-Schaumstoffs mit einer thermoplastischen Folie.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ueberschichten eines Polyurethan-Schaumstoffs mit einer Folie eines im wesentlichen pcrenfreien Kunstharzes> die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Aufbringen einer selbsttragenden thermoplastischen Folie auf die Oberfläche eines Polyurethan-Schaumstoffs durch Heiseversiegeln.

Ee wurden bereite zahlreiche Versuche zum Ueberziehen von Polyurethanschäumen mit thermoplastischen Folien angestellt. Die poröse Oberfläche des Polyurethanschaums lässt sich nicht durch Versiegeln mit einer thermoplastischen Folie verbinden, und es traten daher zahlreiche Schwierigkeiten auf beim Versuch, Folie und Schaumetoff miteinander zu vereinigen. Im US-Patent 2.759.475 wird vorgeschlagen, »ine solche Folie mit dem Polyure-

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Mo c-i

thanechaum zu verleimen, doch wird gleichzeitig kein geeigne-

/ferner
ter L~im genannt. Ee wurde bereits vorgeschlagen, den Schaum in situ zwischen Lagen aus der thermoplastischen Polie herzustellen und dadurch eine befriedigende Vereinigung zu bewerkstelligen. Dieses Verfahren ist jedoch zur kontinuierlichen Produktion nicht besonders geeignet, da es schwierig ist, den Schaum in befriedigender Weise zwischen zwei sich selbst tragenden Folien herzustellen. Offenbar wegen solcher Schwierigkeiten, ferner weil Polyurethanschaum sich nicht in konventionellen Verfahren zur !aminierung von Bahnen aus Kunstetoffmaterial eignet, wurde vorgeschlagen, die Oberfläche des Schaums mit einem Plastisol zu überziehen und das Plastisol dann zu härten. Eine eo hergestellte Oberfläche befriedigt jedoch

/in

nicht jeder Hinsicht, insbesondere dann nicht, wenn dekorative Oberflächen hergestellt werden sollen.

In den US-Patenten 2.979.836 und 3-026.333 wird beschrieben, dass man thermoplastische Folien mit der Oberfläche von Polyurethan-Schaumstoffen heissversiegeln kann, "indem man die Anordnung mit einem vorgeheizten Hochfrequenz-Formstück anpresst, und Hochfrequenzstom durch das Formstück schickt. Dieses Verfahren eignet sich nicht zur Herstellung endloser Bahnen aus Polyurethan-Schaumstoff mit im wesentlichen porenfreiem thermoplastischem Ueberzug, da der Schaumstoff nur direkt benachbart dtr Oberfläche des Formwerkzeugs an die thermoplastische Folie angeschweiset wfcd.

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Gegenstand vorliegender Erfindung ist daher die Bereitstellung eines Verfahrens, durch welches ein Polyurethanschaum mit einem haftenden Ueberzug aus einer thermoplastischen Folie versehen werden kann. Dies erfolgt erfindungsgemäss durch Heissversiegeln. Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich auch zum Laminieren endloser Bahnen aus den genannten Materialien. In den beiliegenden Zeichnungen zeigern Fig. 1 eine Vorrichtung zur Durchführung einer Ausführungsform vorliegender Erfindung! Fig. 2 eine Vorrichtung, die eich in Zusammenwirkung mit der Vorrichtung gemäss Fig. 1 insbesondere zur Herstellung von Teppichunterlagen eignetj Fig. 3 einen Teilschnitt durch ein erfindungsgemässes

Produkt! und

Fig. 4 einen vergrösserten Teilschnitt durch das Produkt während dem Pressen und Erhitzen. Beim erfindungsgemässen Verfahren wird ein Plastisol, in welchem ein thermoplastisches Harz dispergiert ist, zwischen eine selbsttragende thermoplastische Folie und einen Polyurethanschaum verbracht und die resultierende Anordnung wird auf eine Temperatur erhitzt, bei welcher das Harz im Plastisol schmilzt, die jedoch unterhalb der Temperatur liegt, bei welcher wesent liche Verformung der thermoplastischen Folie eintritt, während

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die thermoplastische Folie fest gegen die Oberfläche des Polyurethan-Schaumstoffs gepresst wird, worauf man das resultierende Laminat auf eine Temperatur unterhalb dem Schmelzpunkt des zwischen thermoplastischer Folie und Polyurethan-Schaumstoff gebrachten Harzes abkühlt. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine endlose Bahn aus thermo-' plastischer Folie mit dem Plastisol beschichtet, mit einer Bahn aus Polyurethanschaum so vereinigt, dass das Plastisol sich zwischen benachbarten Oberflächen der thermoplastischen Folie und des Polyurethanschaums befindet, und diese Anordnung durch den zwischen einer beheizten und einer durckausübenden Walze befindlichen Walzenspalt geführt. Temperatur und Umdrehungsgeschwindigkeit der beheizten Walze werden so gesteuert, dass das H_arz im Plastisol schmilzt, jedoch keine wesentliche Verformung der thermoplastischen Folie stattfindet. Die mit der beheizten Walze zusammenarbeitende Walze ist so einge-

richtet, dass der Druck gegen die beheizte Walze variiert werden kann, wodurch das den Walzenspalt passierende Laminat fest zusammengepresst wird, während sich das Harz im Plastisol in geschmolzenem Zustand befindet. Dadurch dringt das geschmolzene Harz in die Poren der Schaumstoff-Oberfläche ein, wodurch eine im wesentlichen kontinuierliche Oberfläche auf ^em Schaumstoff gebildet wird. Beim Abkühlen der Anordnung unter den Schmelzpunkt des Harzes wird die thermoplastisch· Folie fest mit der so vorbereiteten Oberfläche des Schaumstoffe verbunden. Sofort nach Durchlaufen des Walzenepalte zwischen

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. Druckwalze und beheizter Walze erreicht die Anordnung wieder die gleiche Dicke, die sie vor dem Eintritt in den Walzenspalt besaee.

Gemäss einer speziellen Auaführungsforra der Erfindung wird eine Teppichunterlage erhalten, indem man eine endlose, selbstragende thermoplastische Folie auf die Oberfläche einer kontinuierlichen Urethan-Schaumstoffbahn in vorstehend beschriebener Weise aufsiegelt, das resultierende Laminat abkühlt und dann Perforierungen durch Ausstanzen erzeugt. Indem kleine, zapfenförmige Gebilde aus dem Laminat ausgestanzt werden, erhält man eine die Gesamtdicke des Laminats durchlaufende Perforierung. Gemäas vorliegender Erfindung ist es wesentlich, dass Ausstanzen und kein einfaches Durchlöchern erfolgt, da diese Masenähme die erwünschten Eigenschaften der Unterlage sicherstellt.

/in Die heisse Walze kann'beliebiger Weise beheizt werden,

beispielsweise durch Durchpumpen von heissem OeI oder einer anderen geeigneten Flüssigkeit. Die damit zusammenarbeitende druckausübende Walze soll mit Mitteln versehen sein, die die Steuerung des Druckes beim Durchtritt des Laminats durch den Walzenspalt ermöglichen. Man lässt vorzugsweise das resultierende Laminat sich auf eine unterhalb der W_alzentemperatur liegende Temperatur abkühlen, worauf das Produkt zur Lagerunge aufgerollt wird oder direkt zur Verwendung gelangt.

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Das erfindungsgemäss hergestellte Laminat kann durch Heise irsiegeln zu Kissen oder ähnlichen Polsterartikeln verformt oder, wie beschrieben, zu Teppichunterlagen verarbeitet werden.

Beliebige Polyurethan-Schaumstoffe sowie beliebige thermoplastische Kunstharze können zur Laminatbildung gemäss vorliegender Erfindung herangezogen werden. Beispielsweise kann die thermoplastische Folie aus Polyvinylchlorid, Polyamiden, Polypropylen, Polyvinylakohol, Polycarbonat, Polyvinylacetat, Mischpolymeren aus Polyvinylchlorid und Polyvinylacetat, Polyurethan oder dergleichen bestehen. Auf jeden Fall ist die thermoplastische Folie selbsttragend, und ihre Dicke kann variieren. Die Foliendicke liegt vorzugsweise bei etwa 0,05 bis 0,25 mm. Das bei der Heissversiegelung von Folie und Polyurethan-Schaumstoff oberfläche verwendete Plastisol kann ein beliebiges Kunstharz enthalten, das vor einer wesentlichen Verformung der Folie schmilzt und mit dem Folienmaterial verträglich ist. Das Plastisol oder Organosol kann z.B. KLyvinyl-Chlorid, Polyvinylacetat, Mischpolymere aus Polyvinylchlorid und Polyvinylacetat, Polymethylmeämcrylat, Polymethylacrylat, Butadien-Acrylnitril-Copolymere, Polyvinylacetat und dergleichen in dispergierter Form enthalten., Das Plastisol sollte ferner einen geeigneten Weichmacher oder ein Weichmachergemisch enthalten, beispielsweise Dibutylphthalat, Dioctylphthalat, Diisodecylphthalat, Diieooctylphthalat, ein Chlorid dee Biphenyl oder ein Erdöldestillat mit hohem Siedebereich.

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Ein Klebmittelzusammenrätzung, die sich als für die

/geeignet erfindungsgemässen Zwecke besonders erwies, besitzt eine Viskosität von ca. 1300 cP und besteht aus einem Plastisol mit Polyvinylchlorid, das bei Temperaturen zwischen etwa 120 und 150⁰C schmilzt und in einem Weichmacher wie Dioctylphthalat und einem Erdöldestillat mit einem Siedebereich zwischen etwa 315 und 37O⁰C dispergiert ist. Das Plastisol enthielt ferner ein epoxydiertes OeI und einen Metallsal'z-Stabilisator wie Bariumlaurat oder ein Cadmium- oder Zinksalz einer Carbonsäure. Auch Mercaptid kann als Stabilisator verwendet werden. Die Viskosität erhöht sich während der Verwendung allmählich) beste Ergebnisse werden erziehlt, wenn diese Erhöhung 600 cP nicht überschreitet.

Der Polyurethanschaum ist vorzugsweise ein flexibles Material, das nach bekannten Verfahren hergestellt werden kann, beispielsweise gemäss dem Verfahren des US-Patents RE 24.514. Man kann Polyester-Polyurethanschäume, Polyäther-Polyurethanechäume oder dergleichen verwenden. Andere geeignete Verfahren zur Schaumstoffherstellung sind z.B. diejenigen der US-Patente 3.054.757, 3.061.556 und 3.067.148. Zur Erzielung bester Ergebnisse sollte der Polyurethanschaum ent weder ein Polyäther-Polyurethanechaum oder ein Polyester-Polyurethanschaum sein, bei 25J&ger Durchbiegung unter Druck

2 einen Wert von 9 bis 18 kg pro 322 cm zeigen und ein Gewicht von 0,45 bis 3,6 kg pro 0,028 m aulweisen. Geeignete Polyäther-

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Polyurethan-Schaumstoffe können nach dem Verfahren der US-Patente 2.948.691, 3.094.495 und 3.044.971 hergestellt werden. Genäse einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein flexibler Polyäther-Polyurethan-Schaumstoff unter Verwendung einer Polyvinylchlorid-Plastisoldispersion mit Polyvinylchloridfolie vereinigt.

In den beiliegenden Zeichnungen zeigt Fig. 1 eine zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens geeignete Vorrichtung. Eine endlose Bahn aus Polyurethan-Schaumstoff 1 und eine endlose Polyvinylchloridfolie 2 sind vorgesehen. Die Folie 2 wird in einem Behälter 7 mit einer Plastisoldispersion aus Polyvinylchlorid 8 beschichtet. Die Bahnen 1 und 2 passieren die Walzen 4 und 5. Die Walze 5 ist beheizt, während die Walze 4 die Bahnen 1 und 2 fest gegen die beheizte Oberfläche der Walze 5 anpresst, södass das Plastisol in die Poren der Schaumstoff oberfläche eindringt. Die Temperatur der Walze 5 wird so gehalten, dass das Harz im Plastisol schmilzt und härtet und ^v dabei die Folie 2 mit der Oberfläche des Schaumstoffe versiegelt. Das Laminat 6 läuft über verschiedene Leitrollen und kühlt sich dabei ab und wird dann aufgerollt.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, kann das Laminat 6 einer Perforiervorrichtung zugeführt werden, die zahlreiche in Abstand voneinander befindliche Stanzkörper Il aufweist, welche ■

,und eich auf-*abwärts durch das Laainat 6 und in die Unteretanzen 10'

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bewegen, wobei Zapfen 12 aus dem Laminat ausgeschnitten werden. Die Perforierung des Laminats erstreckt sich vollständig über Folie 2 und Schaumstoff 1. Da ein Zapfen 12 aus dem Laminat entfernt wird, schliesst sich die resultierende Perforierung beim Herausziehen der Stanze 11 nicht so rasch wie dies bei blossem Durchlöchern der Fall wäre.

Das bei Durchführung der vorstehend beschriebenen Ausführungsform verwendete Plastisol hatte folgende Zusammensetzung (Angabe in Gewichtsteilen)ι

100 Teile Polyvinylchlorid, Schmelzpunkt 120-15O⁰C, 50 Teile. Dioctylphthalat,

20 Teile Erdöldestillat vom Siedebereich 315-35O⁰C 5 Teile epoxidiertes OeI 5 Teile Bariumlaurat.

Es wurde als vorteilhaft festgestellt, wenn man im Plastisol ein Harz der gleichen Zusammensetzung wie in der selbsttragenden thermoplastischen Folie verwendet. Das Harz im Plastisol ist jedoch ein niedrigeres Polymer und besitzt einen niedrigeren Schmelzpunkt. Während des Erhitzens erfolgt weiterePolymerisation. Durch die Anwendung eines Plastisols als Zwischenschicht werden coextensive Oberflächen gebildet. Wie aus Fig. 4 zu entnehmen, bedeckt das Plastisol 8 die Oberfläche und wird in die Poren 9 des Schaumstoffs 1 eingedrückt, wo es sodann unter dem Einfluss der beheizten Walze

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gehörtet wird. Das Harz in denlbren 9 dient zur Verankerung des ε β dem Plastisol gebildeten films und wirkt so an der Bildung eines beständigen Laminate mit. Um hinreichende Verklebung zu erzielen, muss die Anordnung aus Schaumetoff, folie und Plastisol fest gegen die beheizte Oberfläche gepresst werden. Dabei soll zur Erzielung beeter Ergebnisse die Anordnung auf weniger als etwa 255* ihrer ursprünglichen Sicke komprimiert werden. Während vorzugsweise Walzen der in der Zeichnung wiedergegebenen Art verwendet werden, kann man erfindungsgemäss auch mit anderen Vorrichtungen arbeiten, beispielsweise beheizten Platten oder dergleichen. Es ist von wesentlicher Bedeutung, dass im -flastiaol nicht grössere Mengen an leichtflüchtigen Materialien vorhanden sind, die sich während der Versiegelung verflüchtigen, damit Blasenbildung und entsprechende Verfonaungen vermieden werden.

Nachfolgend wird die Erfindung am Beispiel der !aminierung einer Polyvinylchloridfolie mit Polyurethanechaumetoff beschrieben. Wie bereits erwähnt, ist es vorteilhaft, jedoch ' nicht absolut notwendig, dass das Harz im Plastisol die gleiche ohemische Zusammensetzung besitzt wie das der thermoplastischen Folie zugrunde liegende Material. Palis im Plastisol ein anderes Harz vorliegt, muse dieses mit dem die Folie bildenden Harz verträglioh sein und sein Schmelzpunkt muss unter der Verformungetemperatur der Folie liegen.

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Die Temperatur der beheizten Walze und die Einwirkungezeit hängen ab vom verwendeten Harz sowie von der verwendeten Folie, und sind jedenfalls so gewählt, dass das Harz im Plastisol unter dem Einfluss der beheizten Walze schmilzt. PUr die mtisten Piastisole und Folien eignen sich Walzentemperaturen von etwa 105 bis etwa 180⁰C. Der Druck sollte ausreichend sein, um die Dicke der Schaumstoffschicht um mindestens etwa herabzusetzen, und ferner um Benetzung des Schaumstoffs durch das Plastisol und Eindringen des Letzteren in die Schaumstoff-Oberfläche sicherzustellen. Im allgemeinen genügen Drucke von 1,75 bis 2,75 kg/cm . Bei der zum kontinuierlichen Arbeiten eingerichteten Vorrichtung gemäss beiliegender Zeichnung kann die Bahngeschwindigkeit im Bereich der erhitzten Walze so variiert werden, dass die Berührungszeit lang genug ist, um das Plastisol zu erhitzen und das darin dispergierte Harz zu schmelzen.

Es wird angenommen, dass die ausserordentlich starke Verbindung, die man beim erfindungsgemässen Verfahren erhält, mindesten« teilweise durch die innige Berührung zwischen Schaumetoff und Plastisol während dem Härten hervorgerufen wird. Das Plastisol wird bei der Komprimierung in die Schaumetoffporen eingepresst, und während bei fortgesetzter Kompression die Poren zumindest teilweise geschlossen werden, wird das Plastisol darin eingeschlossen. Nach dem Härten und Verfestigen dienen diese Anteile des Plastisols zur Verankerung.

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Bine besonders vorteilhafte Teppichunterlage lässt sich herstellen mit Hilfe eines losen Gewebes zwischen Schaumstoff und thermoplastischer folie. Bei der Herstellung eines solchen Produkts gemäss vorliegender Erfindung wird das Gewebe oder die Graze zwischen Folie und Schaumstoff angeordnet. Die Anordr» nung passiert den Walzenspalt, wobei das auf der Folie befindliche Plastisol durch das Gewebe und in de -Schaumetoffoberfläche eindringt. Bei dieser Ausführungsform empfiehlt sich die Verwendung sehr lockerer Gewebe.

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Claims

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Patentansprüche

Verfahren zum Vereinigen eines Polyurethan-Schaumstoffs mit einer selbsttragenden thermoplastischen Folie durch Heissversiegeln, dadurch gekennzeichnet, daß man zwischen den Schaumstoff und die Folie ein Plastisol einbringt, welches ein mit dem Folienmaterial verträgliches Harz enthält, und die resultierende Anordnung erwärmt, um das Harz im Plastisol zu schmelzen und zu härten, während gleichzeitig Verformung der Folie vermieden wird·

Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die thermoplastische Folie mit einem Plastisol beschichtet, welches ein mit dem Folienmaterial verträgliches Harz in dispergierter Form enthält, die beschichtete Folie mit einem Polyurethan-Schaumstoff vereinigt, wobei das Plastisol zwischen benachbarte Oberflächen von Schaumstoff und Folie gelangt, die Anordnung über eine erhitzte Walze führt und dabei an die Walze anpresst, mit einer Geschwindigkeit, die das Schmelzen des Harzes im Plastisol erlaubt. Jedoch keine wesentliche Verformung der Folie bewirkt und anschließend die Anordnung unterhalb den Verfestigungspunkt des Im Plastisol enthaltenen Harzes abkühlt.

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"It

3·) Verfahren nach Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeic inet, daß die thermoplastische Folie aus Polyvinylchlorid und das Harz im Plastisol ebenfalls aus Polyvinylchlorid besteht.

4.) Verfahren nach Patentanspruch 1 zur Laminierung von Polyurethan-Schaumstoff mit einer thermoplastischen Folie, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Oberfläche eines endlosen Bandes aus der Folie mit einem Plastisol beschichtet, in welchem ein Harz dispergiert ist, die beschichtete Bahn und eine endlose Bahn aus Urethan-Schaumstoff durch den zwischen einer beheizten Walze und einer druckausübenden Walze befindlichen Walzenspalt führt, wobei die Beschichtung zwischen den beiden Bahnen liegt, die Anordnung fest gegen die beheizte Walze und damit das Plastisol in die Poren der Schaumstoffoberfläche presst und gleichzeitig das Harz im Plastisol schmilzt, und anschließend das Laminat unter den Schmelzpunkt des genannten Harzes abkühlt·

5·) Verfahren nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Schaumstoff einen Polyäther-Polyurethan-Sohaumstoff und als Folie eine Polyvinylchloridfolie verwendet, und daß das Harz im Plastisol Polyvinylchlorid ist.

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6.) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel zum Beschichten der thermoplastischen Folie mit einem Plastisol, Mittel zum Pressen und Erhitzen einer Anordnung aus Schaumstoff, Folie und Plastisol-Zwischenschicht, und Mittel zum Aufwickeln des resultierenden Produkts·

7·) Vorrichtung gemäß Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Pressen und Erhitzen aus einem Paar Walzen bestehen, von denen eine beheizt ist.

8.) Vorrichtung gemäß Patentansprüchen 6 und 7* gekennzeichnet durch Mittel zum Ausstanzen von Zapfen aus dem resultierenden Laminat. -

9.) Beschichteter Polyurethan-Schaumstoff, gekennzeichnet durch eine Beschichtung mit einer thermoplastischen Folie, die durch eine Harzschicht mit dem Schaumstoff verbunden 1st, welche in die Poren des Schaumstoffs eingreift·

10.) Beschichteter Polyurethan-Schaumstoff gemäß Patentanspruch 9 in Form einer Teppichunterlage, gekennzeichnet durch eine ausgestanzte Perforierung, die sich vollständig durch den Schaumstoff und die Folie erstreckt.

11.) Beschichteter Polyurethan-Schaumstoff gemäß Patentan-

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Sprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie aus Polyvinylchlorid besteht.

12.) Beschichteter Polyurethan-Schaumstoff gemäß Patentansprüchen 9 bis 11, gekennzeichnet durch ein zwischen Schaumstoff und thermoplastisoher Oberfläche angeordnetes lockeres Gewebe·

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