DE1504888C - Polymeric, network-structured body and method for producing the same - Google Patents
Polymeric, network-structured body and method for producing the sameInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen polymeren, netzstrukturierten Körper aus einem Kerngebilde aus netzstrukturiertem Polyurethanschaumstoff und darauf aufgebrachtem, thermoplastischem Material sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben.The invention relates to a polymeric, network-structured body made of a core structure of network-structured Polyurethane foam and thermoplastic material applied to it, as well as a method of making the same.
Der neue, erfindungsgemäß hergestellte Körper besteht aus einem netzstrukturierten Polyurethanpolymer-Kern, der vollkommen und innig von einer Außenhülle aus Polyolefin wie Polyäthylen oder Polypropylen umgeben ist; das Polyolefin wird in der Weise mit dem Polyurethanmaterial verbunden, daß man das Polyurethangebilde zunächst mit einer Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, befeuchtet, danach in dem feuchten Gebilde durch und durch ein PoIyolefinharzpulver verteilt und letzteres anschließend '5 zwecks Hüllenbildung in einer Hitzezone zusammenschmilzt. Gewünschtenfalls kann man den Polyurethankern entfernen. Die neuen, erfindungsgemäßen Körper zeichnen sich dadurch aus, daß sie praktisch membranfrei sind.The new body produced according to the invention consists of a network-structured polyurethane polymer core, the completely and intimately from an outer shell made of polyolefin such as polyethylene or Is surrounded by polypropylene; the polyolefin is bonded to the polyurethane material in such a way that the polyurethane structure is first moistened with a liquid, preferably water, then in the moist structure distributed through and through a polyolefin resin powder and the latter then '5 melts together in a heat zone to form a shell. If desired, the polyurethane core can be used remove. The new bodies according to the invention are distinguished by the fact that they are practical are membrane-free.
Die bisher bekannten Schaumstoffe mit vollkommener Netzstruktur wurden praktisch aus Polyurethanen hergestellt, jedoch hat man in jüngster Zeit auch Polyvinylchlorid-Schaumstoffe von annehmbarer Durchlässigkeit in netzstrukturierter Form nach einem neuartigen Explosionsverfahren erhalten.The previously known foams with a perfect network structure were made practically from polyurethanes but more recently, polyvinyl chloride foams have also been made by Acceptable permeability in a network-structured form using a new type of explosion process receive.
Der Ausdruck »netzstrukturiert« ist ein bekanntes Fachwort auf dem Gebiet der Schaumstofftechnik und kennzeichnet ein gitternetzartiges Produkt aus Knotenpunkten und abstandsweise punktförmig zu einem zusammenhängenden Gebilde verbundenen Rippen. Im allgemeinen benötigt man als Vorstufe für die Netzstrukturausbildung entweder ein offenzelliges Gebilde (mit kommunizierenden Zellen), dem man auf explosivem oder chemischem Wege Netzstruktur geben kann, oder ein Gebilde, bei dem durch teilweisen chemischen Angriff die Zellwände entfernt werden können. Aber auch im letzteren Fall ist eine offenzellige Struktur zweckmäßig, während sie für die Netzstrukturausbildung mittels Explosion zwingend ist, um das Gas in das Körperinnere eindringenlassen zu können.The term "network-structured" is a well-known technical term in the field of foam technology and identifies a grid-like product of nodes and spaced point-like to one coherent structure connected ribs. In general you need as a preliminary stage for the Network structure training either an open-cell structure (with communicating cells), which one can give a network structure in an explosive or chemical way, or a structure in which by partial chemical attack the cell walls can be removed. But even in the latter case it is open-cell Structure appropriate, while it is mandatory for the formation of a network structure by means of an explosion is to allow the gas to penetrate inside the body.
Polyurethangebilde besitzen den Nachteil der geringen Säure- und Alkalibeständigkeit und des unerwünschten Anquellens durch die meisten organischen Lösungsmittel. Polyvinylchloridschaumstoffe andererseits lassen sich nur schwer bezüglich Porenvolumen und -gleichmäßigkeit kontrolliert herstellen.Polyurethane structures have the disadvantage of low acid and alkali resistance and des unwanted swelling due to most organic solvents. Polyvinyl chloride foams on the other hand, it is difficult to manufacture in a controlled manner with regard to pore volume and uniformity.
Die meisten Polyolefinschaumstoffe, also solche aus Polyäthylen oder Polypropylen, weisen geschlossene Zellen, also praktisch keine inneren Durchgänge auf. Infolgedessen lassen sich die geschlossenzelligen Polyolefinschaumstoffe nicht auf explosivem Wege netzstrukturieren. Most polyolefin foams, i.e. those made of polyethylene or polypropylene, have closed Cells, so there are practically no internal passages. As a result, the closed-cell polyolefin foams do not structure the network in an explosive manner.
Da aber bekannt ist, daß Polyolefine einerseits hochsäure- und alkalibeständig und andererseits gegen Lösungsmittel quellfest sind, sucht man schon seit langem nach netzstrukturierten Polyolefingebilden für die Säure- und Alkalifiltration. Sie herzustellen hat man sich schon in vielfacher Art bemüht. So hat man schon Polyäthylen in Schnitzel- oder Faserform zu einem Filterelement zusammengefügt. Andere Versuche bestanden in dem Versintern von Polyäthylenteilchen zu Frittenfiltern. Obwohl man schon Polyolefinschaumstoffe hergestellt hat, ließe sich bei ihrer Netzstrukturierung die Porenweitenkontrolle in den für Filtrationszwecke erforderlichen Bereichen praktisch nicht durchführen, während dies bei Polyurethanschaumstoffen durchaus möglich ist.But since it is known that polyolefins are on the one hand highly acid and alkali resistant and on the other hand against Solvents are resistant to swelling, one has been looking for network-structured polyolefin structures for a long time acid and alkali filtration. Efforts have already been made in many ways to produce them. So one has Polyethylene in the form of chips or fibers has already been combined to form a filter element. Other attempts consisted in the sintering of polyethylene particles to form frit filters. Although you already have polyolefin foams has produced, the pore size control in their network structure could be in the areas required for filtration purposes practically do not perform, whereas this is the case with polyurethane foams is quite possible.
Verfahren zum Beschichten und/oder Imprägnieren von Gegenständen verschiedenster Art, z. B. auch von Schaumstoffgebilden, sind an sich bekannt. So ist es beispielsweise aus der USA.-Patentschrift 3 061 460 bekannt, ein Schaumstoffgebilde aus einem nicht thermoplastischen Material, z. B. Polyurethan, mit einem einen Weichmacher enthaltenden Plastisol eines thermoplastischen Harzes, z. B. Polyvinylchlorid oder Polyvinylacetat, durch Tauchen, Aufsprühen oder Einpressen, zu imprägnieren bzw. zu tränken und das in den Poren bzw. Zwischenräumen des Schaumgebildes befindliche, plastifizierte thermoplastische Harz zur Erhöhung der Elastizität und der Binde-' fähigkeit des Schaumstoffgebildes durch Erwärmen zu gelieren. Durch und durch beschichtete Schaumstoffgebilde, bei denen die Poren- oder Netzstruktur nach dem Beschichtungsvorgang erhalten bleibt und die beispielsweise als Filtermedien zum Einsatz gelangen sollen, lassen sich nach dem bekannten Verfahren nicht herstellen, da sich beim Gelieren des in den Poren bzw. Zwischenräumen des Schaumstoffgebildes befindlichen plastifizierten thermoplastischen Harzes ein sowohl insgesamt als auch lokal mehr oder minder starker Porenverschluß nicht vermeiden läßt. Ein nach dem bekannten Verfahren hergestelltes, imprägniertes Schaumstoffgebilde ist als Filtermedium unbrauchbar. Process for coating and / or impregnating objects of various types, e.g. B. also of foam structures are known per se. For example, it is known from US Pat. No. 3,061,460 to use a foam structure made of a non-thermoplastic material, e.g. B. polyurethane, with a plasticizer-containing plastisol of a thermoplastic resin, e.g. B. polyvinyl chloride or polyvinyl acetate, by dipping, spraying or pressing, to impregnate or soak and to gel the plasticized thermoplastic resin located in the pores or interstices of the foam structure to increase the elasticity and the binding 'ability of the foam structure by heating . Foam structures coated through and through, in which the pore or network structure is retained after the coating process and which are to be used, for example, as filter media, cannot be produced by the known method, since gelling occurs in the pores or spaces in the foam structure plasticized thermoplastic resin located in a both overall and locally more or less strong pore closure cannot be avoided. An impregnated foam structure produced by the known method cannot be used as a filter medium.
Ferner ist es bekannt, einen vorgewärmten Gegenstand mit aufgeschmolzenem Polyäthylen zu beschichten. Da aber bei allen Temperaturen, bei denen noch keine Zersetzungsgefahr für Polyäthylen besteht, seine Viskosität sehr hoch ist, ist es unwirtschaftlich, polyäthylenüberzogene Gegenstände nach dem Tauchverfahren herzustellen, überraschenderweise hat es sich sogar gezeigt, daß netzstrukturiertes Polyurethan beim Eintauchen in aufgeschmolzenes Polyäthylen durch und durch mit ihm verstopft und ausgefüllt wird.It is also known to coat a preheated object with melted polyethylene. Since, however, at all temperatures at which there is still no risk of decomposition for polyethylene, its Viscosity is very high, it is uneconomical to dip polyethylene-coated objects produce, surprisingly, it has even been shown that network-structured polyurethane when immersed in melted polyethylene is clogged and filled with it through and through.
Weitere Verfahren zum überziehen von Gegenständen mit Polyäthylen stützen sich auf die relative Wärmeübertragung und den Wärmegehalt eines Fließbetts aus Polyäthylenpulver gegenüber einem darin eingeführten, erhitzten Gegenstand. Hierfür eignen sich ersichtlicherweise Metallgegenstände besonders gut. Bei dünnwandigen Abschnitten oder solchen mit mangelndem Hitzespeichervermögen bereitet die Erzielung befriedigender überzüge viele Schwierigkeiten. Offenbar wegen ihres geringen Wärmeübertragungsvermögens und ihrer Wärmecharakteristik hat man noch nichts über das Uberschichten von Organopolymer-Schaumstoffen in einem Fließbett aus Polyäthylenpulver gehört.Other methods of coating objects with polyethylene are based on the relative Heat transfer and the heat content of a fluidized bed of polyethylene powder versus one in it introduced, heated object. It can be seen that metal objects are particularly suitable for this Well. In the case of thin-walled sections or those with insufficient heat storage capacity, this prepares more satisfactory coatings many difficulties. Apparently because of their low heat transfer capacity and their heat characteristics one has nothing yet about layering organopolymer foams in a fluidized bed of polyethylene powder heard.
Uberschichten auf elektrostatischem Wege ist bei Polyurethanschaumstoffen wegen· ihrer mangelnden Leitfähigkeit nicht durchführbar. In dieser Art kann man nur vergleichsweise ebene Metallbleche überziehen und erhält auch dann nur sehr dünne Schichten.Overlaying by electrostatic means is in the case of polyurethane foams because of their inadequacy Conductivity not feasible. In this way you can only cover comparatively flat metal sheets and even then only receives very thin layers.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein poröses, netzstrukturiertes Schaumstoffgebilde aus Polyurethan mit einem Polyolefin unter Erhaltung der Netzstruktur derart zu beschichten, daß der fertige polymere Körper einerseits die zweckmäßigen Porenweitemerkmale von Polyurethanen und andererseits die Chemikalienbeständigkeit von Polyolefinen aufweist. The invention is based on the object of a porous, network-structured foam structure To coat polyurethane with a polyolefin while maintaining the network structure so that the finished polymeric body on the one hand the useful pore size characteristics of polyurethanes and on the other hand has the chemical resistance of polyolefins.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein polymerer, netzstrukturierter Körper aus einem Kerngebilde ausThe invention thus relates to a polymeric, network-structured body made from a core structure
netzstrukturiertem PolyurethanschaumstofT und darauf aufgebrachtem thermoplastischem Material, welcher dadurch gekennzeichnet ist, daß der überzug aus aufgeschmolzenem Polyolefinharz besteht.mesh-structured polyurethane foam and on it applied thermoplastic material, which is characterized in that the coating consists of melted polyolefin resin.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Körpers, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man das netzstrukturierte Kerngebilde befeuchtet, in ihm durch und durch Polyolefinharzpulver verteilt und letzteres bei Temperaturen unterhalb der Zersetzungspunkte von Polyurethan und Polyolefin auf das netzstrukturierte Kerngebilde aufschmilzt und diese Arbeitsschritte gegebenenfalls wiederholt.The invention also relates to a method for producing such a body, which thereby is characterized in that the network-structured core structure is moistened, in it through and distributed by polyolefin resin powder and the latter at temperatures below the decomposition points of Polyurethane and polyolefin melts onto the network-structured core structure and these work steps repeated if necessary.
Bei der Herstellung des polymeren, netzstrukturierten Körpers gemäß der Erfindung sind weder, wie dies bei der Herstellung des aus der USA.-Patentschrift 3 061 460 bekannten Körpers zwingend notwendig ist, Weichmacherzusätze und besondere Maßnahmen zur Zubereitung und zum Einarbeiten der Piastisole (in das Schaumgebilde) erforderlich noch besteht eine Gefahr, daß es zu einem Porenverschluß kommt.In the manufacture of the polymeric, network-structured body according to the invention, neither are like this is absolutely necessary in the manufacture of the body known from US Pat. No. 3,061,460, Plasticizer additives and special measures for the preparation and incorporation of the plastisols (in the foam structure) required nor is there a risk of pore closure.
Im allgemeinen bestehen netzstrukturierte Polyurethangebilde und dementsprechend hergestellte Verbundgebilde, wie bereits erwähnt, aus abstandsweise an Knotenpunkten vereinigten Rippen, wodurch etwa Dodekaeder mit ungefähr fünfeckigen, praktisch membranmaterialfreien Flächen entstehen. Natürlich ist diese Gefügeschilderung etwas idealisiert, und die eigentlichen Produkte besitzen etwas voneinander abweichende Dodekaederbaueinheiten.In general, there are network-structured polyurethane structures and composite structures produced accordingly, As already mentioned, from spaced ribs united at nodes, which means about Dodecahedra with approximately pentagonal surfaces that are practically free of membrane material are created. of course is this structural description is somewhat idealized, and the actual products have something from one another different dodecahedron units.
Obwohl die Einzelzellen willkürlich orientiert und daher zueinander anisotrop sind, verhält sich das Gesamtgebilde etwa wie ein isotroper Körper. Diese Schaumstoffeigenschaft ist erwünscht, da die Druck-Abfallcharakteristik günstiger als bei den bekannten Filterplatten ist. Wegen ihrer gleichförmigen Porenweite und stärker isotropen Natur im Vergleich zu den bekannten anisotropen Filter- und Kontaktmitteln etwa in Form von Polyäthylenmatten sind infolgedessen aus den neuen Verbundstoffen hergestellte Gebilde besonders für Säure- und Alkalifiltrationszwecke geeignet.Although the individual cells are randomly oriented and therefore anisotropic to one another, this is the case Overall structure like an isotropic body. This foam property is desirable because of the pressure drop characteristic is cheaper than the known filter plates. Because of their uniform pore size and more isotropic nature compared to the known anisotropic filter and contact media, for example in the form of polyethylene mats, are consequently Structures made from the new composites especially for acid and alkali filtration purposes suitable.
Außerdem zeigen die neuen Verbundgebilde verbesserte Eigenschaften bezüglich des Belastungs-Deformations-Verhältnisses. So ist z. B. die zur Verdichtung erforderliche Energie bei polyäthylenüberzogenem Polyurethan wesentlich höher als bei unbeschichtetem Polyurethan. Diese Eigenschaft findet bei selbsttragendem Filter gute Anwendung.In addition, the new composite structures show improved properties with regard to the load-deformation ratio. So is z. B. the energy required for compression in polyethylene-coated Polyurethane much higher than uncoated polyurethane. This property takes place Good application with self-supporting filter.
Entsprechend überraschende Ergebnisse erzielt man bei der Wärmeverformung der neuartigen Verbundgebilde zu. irgendwelchen gewünschten Formkörpern. Wenn man das netzstrukturierte Polyäthylen-Polyurethan-Gebilde erhitzt, in gewünschter Form hält und danach abkühlt, erhält man ein dauerformfestes Gebilde, das nicht wie Polyurethan allein in seine Ausgangsform zurückgeht. Diese Eigenschaft des neuen Gebildes ermöglicht die Herstellung verschiedenartiger formbeständiger Artikel mit schwer abformbaren Umrissen.Correspondingly surprising results are obtained when the novel composite structures are thermally deformed to. any desired shaped articles. If you have the network-structured polyethylene-polyurethane structure heated, held in the desired shape and then cooled, you get a permanent shape A structure that, unlike polyurethane, does not return to its original shape on its own. This property of the new structure enables the production of various types of dimensionally stable articles with heavy moldable outlines.
Außerdem läßt sich das neuartige Gebilde leicht mit verschiedenen anderen Materialien verbinden, da geschmolzenes Polyäthylen gutes Klebvermögen besitzt. So lassen sich beispielsweise Verbundfilter mit unterschiedlicher Porenweite in der Weise herstellen, daß man bei einem solchen neuen Gebilde oberflächlich das Polyäthylen schmilzt und es dann mit einem zweiten, engerporigen Gebilde der neuen Art vereinigt. Es bedarf keiner Rede, daß man auf diese Weise die verschiedenartigsten Verbundkörper herstellen kann. In ähnlicher Weise kann man das neue Gebilde auch mit beliebigen anderen Flächen verbinden, die ausreichendes Bindungsvermögen gegenüber geschmolzenem Polyäthylen besitzen.In addition, the novel structure can easily be combined with various other materials, since molten polyethylene has good adhesive properties. For example, composite filters can be used with produce different pore sizes in such a way that one superficially with such a new structure the polyethylene melts and then merges with a second, narrow-pored structure of the new kind. There is no need to say that a wide variety of composite bodies can be produced in this way can. In a similar way, you can connect the new structure with any other surfaces that have sufficient binding capacity to melted polyethylene.
Bei der Wärmeverformung normaler Polyurethanschaumstoffe tritt eine merkliche Verdichtung des ursprünglichen Gefüges und damit verbunden eine merkliche Beeinträchtigung der Druck-Abfallcharakteristik des Formlings auf. Man hat schon alles Mögliche zur Vermeidung dieser Verdichtung versucht; gewisse sehr umständliche Methoden haben auch bereits eine Teillösung dieses Verformungsproblems geboten, jedoch blieben die Ergebnisse unter dem, was gewünscht wird. So bestand beispielsweise ein alles andere als zufriedenstellender Lösungsversuch darin, Polyurethantafeln zu gießen und sie vor Ablauf einer kritischen Zeitspanne zu verformen und auszuhärten. Alle diese Schwierigkeiten können nun durch Wärmeverformung der neuartigen Polyäthylen-Polyurethan-Verbundgebilde vermieden werden. When normal polyurethane foams are deformed, there is a noticeable compression of the original structure and the associated noticeable impairment of the pressure drop characteristics of the molding. Everything has been tried to avoid this compression; certain very cumbersome methods have already provided a partial solution to this deformation problem, but the results have remained below what is desired. For example, a less than satisfactory attempt at a solution has been to cast polyurethane panels and them to be deformed and cured before a critical period of time has elapsed. All of these difficulties can can now be avoided by heat deformation of the novel polyethylene-polyurethane composite structure.
Die neuen erfindungsgemäß hergestellten Verbundgebilde eignen sich zur Verwendung in Heißanlagenfiltern, Befeuchtern und Verdunstungskühlerplatten (wobei im Zusammenhang- damit Oberflächenmodifizierungsmittel wie Glas, Asbest, Feldspat oder Bimsstein verwendet werden können). So lassen sich beispielsweise durch Verwendung von Polyurethan als Trägerstoff und einem Haftmittel zur Ablagerung verschiedenartigen Feinteilchenmaterials oder Pulvers auf ihm, das aus den bereits erwähnten Materialien oder anderen, wie Tonerde, Karborund u.dgl., bestehen kann, neuartige, oberflächenmodifizierte Gebilde herstellen. The new composite structures produced according to the invention are suitable for use in hot system filters, Humidifiers and Evaporative Cooling Plates (being-associated with surface modifiers such as glass, asbestos, feldspar or pumice stone can be used). So let yourself for example by using polyurethane as a carrier and an adhesive for the deposition various fine particulate material or powder on it, consisting of the materials already mentioned or others, such as alumina, carborundum and the like., produce novel, surface-modified structures.
Es wurde nun erfindungsgemäß festgestellt, daß man viele bei Polyurethan auftretende Probleme der Filtration, Formgebung und sonstiger Art mit Hilfe weitgehend netzstrukturierter Polyolefingebilde lösen kann, die man durch Einhüllen von netzstrukturierten polymeren Polyurethanen mit dieser Polyurethanstruktur ähnelndem Polyolefinüberzug gewinnen kann. Weitere aus den neuartigen Gebilden erzielte Produkte bestehen aus verdichteten Materialien von guter Porosität und Permeabilität bei trotzdem guter Strukturfestigkeit. So wurden beispielsweise Verdichtungen im Verhältnis 2:15 zum Ausgangsvolumen erzielt.It has now been found according to the invention that there are many problems of filtration occurring with polyurethane, Solve shaping and other types with the help of largely network-structured polyolefin structures can, which can be achieved by enveloping network-structured polymeric polyurethanes with this polyurethane structure similar polyolefin coating can win. Other products obtained from the new structures consist of compacted materials with good porosity and permeability with good structural strength. For example, compressions in a ratio of 2:15 to the initial volume were achieved.
Die Erfindung wird, wie bereits ausgeführt, in der Weise verwirklicht, daß man ein Polyurethangebilde vorzugsweise mit Wasser befeuchtet, in dem feuchten Gebilde pulvriges Polyolefin, ζ. Β. Polyäthylen oder Polypropylen oder deren Mischpolymere, durch und durch verteilt und anschließend das Polyolefinpulver in situ aufschmilzt, indem man das mit Wasser befeuchtete und mit Pulver bedeckte Polyurethangebilde beispielsweise durch Einbringen in einen Ofen oder eine Erhitzungszone unter Benutzung von Infrarot-, Strahlungs- oder Ubertragungswärme einer Wärmebehandlung unterzieht und diese Schrittfolge aus Befeuchten, Bestäuben und Aufheizen notfalls wiederholt. Je nach Porenweite des Polyurethangebildes und der Teilchengröße des Polyolefinpulvers lassen sich dabei durch die ersten beiden Schritte zusätzliche Polyolefinpulvermengen aufbringen.As already stated, the invention is implemented in such a way that a polyurethane structure is used preferably moistened with water, in the moist structure powdery polyolefin, ζ. Β. Polyethylene or Polypropylene or their mixed polymers, distributed through and through and then the polyolefin powder melted in situ by the polyurethane structure moistened with water and covered with powder for example by placing in an oven or a heating zone using infrared, Radiant or transferred heat is subjected to a heat treatment and this sequence of steps from moistening, dusting and heating repeated if necessary. Depending on the pore size of the polyurethane structure and the particle size of the polyolefin powder can be determined through the first two steps apply additional amounts of polyolefin powder.
Bekanntlich vertragen Polyurethanschaumstoffe bis zu ihrer Zersetzung (bei etwa 2300C) beträchtlich höhere Temperaturen als die Polyolefine, und kurz-It is known that polyurethane foams tolerate considerably higher temperatures than the polyolefins until they decompose (at about 230 0 C), and briefly
zeitig sind sogar noch höhere Temperaturen zulässig. Die Gewichtszunahme kann bei Wiederholung dieses Verfahrens· je nach Porenweite des Polyurethanschaumstoffes und der Korngröße des Polyolefinpulvers bis zu 700% betragen.even higher temperatures are permitted at times. The weight gain can be increased upon repetition of this Process · depending on the pore size of the polyurethane foam and the grain size of the polyolefin powder up to 700%.
Diese Bezugszahl soll später näher erklärt werden.This reference number will be explained in more detail later.
Wie bereits erwähnt, haben die erfindungsgemäß hergestellten polymeren Körper allgemein dieselbe Strukturform wie der Polyurethanschaumstoff; das Endprodukt hängt daher in seinem physikalischen Aussehen von dem jeweiligen Schaumstoff ab. Im allgemeinen liegt die Porenweite des Polyurethanschaumes zwischen 2 und 24, vorzugsweise zwischen 2 und 18 Poren/cm und insbesondere zwischen 4 und 10 Poren/cm.As noted, the polymeric bodies made in accordance with the present invention are generally the same Structural shape like the polyurethane foam; the end product therefore depends in its physical Appearance depends on the foam in question. In general, the pore size of the polyurethane foam is between 2 and 24, preferably between 2 and 18 pores / cm and in particular between 4 and 10 pores / cm.
Ganz allgemein stellt man Polyurethanschaumstoffe aus einem polymeren Polyolharz und einem Polyisocyanat her, wobei man diese Komponenten in Gegenwart von Wasser unter Abgabe von Blähgas und/oder einem durch die Reaktionswärme aktivierten Blähmittel versetzt, während das Polymere einen festeren, jedoch noch formbaren Zustand erreicht. Die meisten üblichen Schaumstoffe werden entweder aus einem Polyester- oder einem Polyätherharz hergestellt. Derartige netzstrukturierte Schaumstoffe sind im Handel erhältlich.In general, polyurethane foams are made from a polymeric polyol resin and a Polyisocyanate, whereby these components are produced in the presence of water with the release of blowing gas and / or a blowing agent activated by the heat of reaction, while the polymer has a a more solid, but still malleable state is achieved. Most common foams are made from either a polyester or a polyether resin. Such network-structured foams are available in the stores.
Für das erfindungsgemäße Verfahren geeignete Polyolefine werden in bekannter Weise aus Vorstufen, wie Äthylen, Propylen, 1-Buten (und dessen Isomeren), oder deren Mischungen hergestellt. Ihre Eignung hängt davon ab, daß ihr Schmelzpunkt unterhalb der Zersetzungstemperatur des Polyurethans liegt. Um bestimmte vorteilhafte Eigenschaften, wie Belastungsverträglichkeit, zu erhalten, sollte wiederum je nach Wärmebeständigkeit der Unterlage die Schmelztemperatur des Uberzugsmaterials nicht über 2320C liegen. Beim vorliegenden Verfahren sind im Falle nur kurzer Einwirkungszeit auch hohe Temperaturen oberhalb 232° C tragbar. Vorzugsweise sollte die Temperatur aber unter 232°C und am besten unter 215°C liegen.Polyolefins suitable for the process according to the invention are prepared in a known manner from precursors such as ethylene, propylene, 1-butene (and its isomers), or mixtures thereof. Their suitability depends on their melting point being below the decomposition temperature of the polyurethane. To certain advantageous properties, such as to obtain stress tolerance, in turn, the melting temperature of Uberzugsmaterials should not exceed 232 0 C, depending on the heat resistance of the substrate. In the case of the present method, high temperatures above 232 ° C can also be tolerated if the exposure time is only short. However, the temperature should preferably be below 232 ° C and preferably below 215 ° C.
Polyolefinpulver, z. B. Polyäthylenpulver mit Korngrößen von 0,125 bis 2 mm, Dichten zwischen 0,912 und 0,950 und darüber und Schmelzindizes von 1 bis 140, Polyäthylen und Äthylenpolymere mit verschiedenen bis zu höchsten Dichten, Polypropylenpulver oder sämtliche sonstigen schmelzbaren Pulver von Polyäthylen, Polypropylen und deren Mischungen, Polybuten, Polypenten usw. sowie Polyäthylenpulver mit Korngrößen von 0,080 bis 2 mm und Polyäthylene mit Dichten über 0,95 und vorzugsweise noch höheren Dichten, sind im Handel erhältlich. Bei Verwendung der oben aufgeführten Polyolefine ist zu beachten, daß ihr Schmelz- und Fließpunkt nicht über der Zersetzungstemperatur der benutzten Polyurethane liegt.Polyolefin powder, e.g. B. polyethylene powder with grain sizes from 0.125 to 2 mm, densities between 0.912 and 0.950 and above and melt indices from 1 to 140, polyethylene and ethylene polymers with various densities up to the highest, polypropylene powder or any other fusible powder of polyethylene, polypropylene and their mixtures, Polybutene, polypentene, etc. as well as polyethylene powder with grain sizes from 0.080 to 2 mm and polyethylene with densities above 0.95, and preferably even higher densities, are commercially available. Using of the polyolefins listed above, it must be ensured that their melting and pouring points do not exceed the decomposition temperature of the polyurethanes used.
Die folgenden Daten zeigen die Ergebnisse eines' Druckabfalltestes bei einem unbeschichteten bzw. mit Polyäthylen beschichteten Polyurethan von 4 Poren/ cm. ' -The following data shows the results of a pressure drop test on an uncoated or with Polyethylene coated polyurethane of 4 pores / cm. '-
Die Ergebnisse zeigen, daß die stärker abgerundeten Querschnitte der beschichteten Rippen weniger Widerstand als die konkav-dreieckigen bei der Kontrollprobe hervorrufen. Im allgemeinen nimmt der Druckabfall mit zunehmender Polyolefinmenge nur sehr wenig zu,und Gebilde mit bis zur dreifachen Polyolefinmenge in bezug auf Polyurethan zeigen einen nur wenig höheren Druckabfall.The results show that the more rounded cross-sections of the coated ribs have less resistance than the concave triangular in the control sample. In general, the pressure drop increases with increasing amount of polyolefin only very little to, and structures with up to three times the amount of polyolefin with respect to polyurethane show only a slightly higher pressure drop.
Druckabfalltest mit unbeschichtetem bzw.
beschichtetem PolyurethanPressure drop test with uncoated resp.
coated polyurethane
Probesample
Kontrollversuch,
unbeschichteter
Polyurethanschaumstoff, 10 Poren/cm,
2,5 cm dick Control attempt,
uncoated
Polyurethane foam, 10 pores / cm,
2.5 cm thick
Erfihdungsgemäßes
Gebilde, 10 Poren/
cm, 2,5 cm dick....According to the invention
Structure, 10 pores /
cm, 2.5 cm thick ....
überzugsmasse
in Gewichtsprozent, auf
Polyurethanschaumstoff
bezogencoating compound
in percent by weight
Polyurethane foam
based
150150
Druckabfall Δ P in Zentimeter Wassersäule; Wasser mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 106 m/minPressure drop Δ P in centimeters of water column; Water at a flow rate of 106 m / min
1,8751,875
Druckabfallwerte verdichteter Polyäthylen-Polyurethan-Schaumstoffe mit 6 Poren/cmPressure drop values of compressed polyethylene-polyurethane foams with 6 pores / cm
geschwindigkeitFlow
speed
geschwindigkeita given water flow
speed
Andere verschieden stark verdichtete Schaumstoffe zeigen unterschiedliche Druckabfallwerte und offenbar damit eine Besonderheit, nämlich die Druckabfallregelung mit Hilfe der Verdichtung der Gebilde gemäß der Erfindung. Wie oben beschrieben, besitzt der Polyurethankörper, nachdem das Polyolefinpulver zunächst aufgesintert war und dann den Polyurethankörper umflossen hatte, einen Kern aus Polyurethan und eine ihn innigst umhüllende Polyolefinhülle. Die Rippen des netzstrukturierten Körpers besitzen im allgemeinen einen elliptischen Querschnitt und sind nicht wie bei Polyurethanschaumstoff konkav profiliert. Other foams with different densities show different pressure drop values and apparently thus a special feature, namely the pressure drop control with the help of the compression of the structures according to the invention. As described above, the polyurethane body has after the polyolefin powder first was sintered and then had flowed around the polyurethane body, a core made of polyurethane and a polyolefin shell that closely envelops it. The ribs of the net-structured body have im generally have an elliptical cross-section and are not profiled in a concave manner, as is the case with polyurethane foam.
Falls man ein im wesentlichen aus Polyolefin bestehendes Gebilde benötigt, muß man den Polyurethankern aus dem Polyolefin entfernen. Man erreicht dies, indem man den Schaumstoff, beispielsweise in der aus der deutschen Auslegeschrift 1 036 515 bekannten Weise, einfach mit einer das Polyurethan hydrolysierenden Lösung tränkt oder seine Rippen oder Knotenpunkte in der gewünschten Festigkeit des Fertigproduktes entsprechenden Abständen einschneidet, in einer stark hydrolysierenden Lösung aus z. B. starker Säure oder Lauge, vorzugsweise bei erhöhter Temperatur und hoher Konzentration beläßt, wobeiIf you need a structure consisting essentially of polyolefin, you have to use the polyurethane core remove from the polyolefin. This can be achieved by making the foam, for example in the manner known from the German Auslegeschrift 1 036 515, simply with a hydrolyzing the polyurethane Solution soaks or its ribs or nodes in the desired firmness of the Finished product cuts appropriate distances, in a strongly hydrolyzing solution of z. B. strong acid or alkali, preferably at elevated temperature and high concentration, with
sich der Polyurethankern herauslöst. Grundsätzlich eignet sich hierfür jedes Hydrolysierungsmittel,. wobei aber Säuren, wie Schwefelsäure, Salzsäure oder Phosphorsäure bevorzugt werden. Man kann auch mit schwachen Säuren arbeiten, jedoch brauchen sie unerwünscht lange Behandlungszeiten. An Stelle von Säuren sind auch starke Basen, wie Natrium-, Kaliumoder Lithiumhydroxyd sowie ihre Salze mit schwachen Säuren verwendbar. Dasselbe gilt auch für die Salze schwacher Basen mit starken Säuren. In allen Fällen wird das Polyurethan hydrolytisch abgebaut, obwohl auch andere unbekannte Faktoren, wie im Falle konzentrierter Schwefelsäure vielleicht Oxydation, in Betracht kommen.the polyurethane core comes off. In principle, any hydrolyzing agent is suitable for this purpose. whereby but acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid or phosphoric acid are preferred. You can also go with weak acids work, but they take undesirably long treatment times. Instead of Acids are also strong bases, such as sodium, potassium or lithium hydroxide and their salts with weak ones Acids can be used. The same applies to the salts of weak bases with strong acids. In all cases the polyurethane is hydrolytically degraded, although other unknown factors, such as in the case of more concentrated Sulfuric acid maybe oxidation, come into consideration.
Polyurethanschaumstoffe, die ungenügend ausgehärtet sind oder einen zu niedrigen, d. h. unter stöchiometrisch 100% liegenden Polyisocyanat-Index aufweisen, lassen sich noch wirksamer hydrolysieren. Die Porenweiten der Polyurethane sind etwa dieselben wie die weiter oben für die Polyolefingebilde angegebenen.Polyurethane foams that are insufficiently cured or that are too low, i. H. below stoichiometric 100% lying polyisocyanate index can be hydrolyzed even more effectively. the The pore sizes of the polyurethanes are approximately the same as those given above for the polyolefin structures.
Bei Verwendung von Schaumstoffen niedriger Dichte bieten sie entsprechend weniger durch starke Hydrolysierungsmittel angreifbare Masse.When using low-density foams, they offer correspondingly less due to the strong ones Hydrolyzing agent vulnerable mass.
Im allgemeinen stellen Polyester-Polyurethane das bevorzugte Ausgangsmaterial für das Verfahren gemäß der Erfindung dar, doch sind auch andere Polyolmaterialien, wie Polyäther, annehmbar, sofern eine längere Behandlungszeit in Kauf genommen werden kann.In general, polyester-polyurethanes are the preferred starting material for the process according to FIG of the invention, but other polyol materials such as polyethers are acceptable if one longer treatment time can be accepted.
Anstatt das Polyurethan- Polyolefin-Gebilde zwecks erleichterter Einführung des Hydrolysierungsmittels einzuschneiden, kann man auch das Polyolefinpulver bis zum Flüssigwerden erhitzen und die Rippen und Knotenpunkte des Polyurethangebildes nur teilweise bedecken lassen. Auf diese Weise wird bei richtiger Behandlung nur ein Teil der Polyurethanoberfläche dem hydrolytischen Abbau unterworfen. Ein so erhaltenes Gebilde fällt zwar auch unter den Erfindungsgedanken, ist aber wegen der Neigung des Polyäthylens zur Aufspaltung in Einzelzellen weniger fest, jedoch andererseits wegen seiner beträchtlich größeren Oberfläche für spezielle Anwendungszwecke vpn Nutzen.Instead of the polyurethane polyolefin structure for the purpose To facilitate the introduction of the hydrolyzing agent, one can also cut the polyolefin powder Heat until it becomes liquid and the ribs and nodes of the polyurethane structure only partially let cover. In this way, with correct treatment, only part of the polyurethane surface will be removed subject to hydrolytic degradation. A structure obtained in this way also falls under the idea of the invention, but is because of the tendency of polyethylene less firm for splitting into single cells, but on the other hand because of its considerably larger size Surface for special purposes of use.
Außer diesen beiden Verfahren zur Einbringung des Hydrolysierungsmittels in die Polyurethanstruktur kann man auch von zerschnittenem Gut ausgehen, das je offenliegende Kanten besitzt (sofern es nicht nachträglich eine Beschichtuhgsbehandlung erfuhr), und es lange genug mit einem überstarken Hydrolysierungsmittel, wie Schwefelsäure, behandeln; wo also die Behandlungszeit keine Rolle spielt, kann man auf diese Weise ebenfalls das Polyurethan entfernen. Diese Verfahrensweise eignet sich im allgemeinen für kleinformatige Stücke. Wo eine Verunreinigung des Filtratstroms unbeachtlich ist, kann man das Vollgebilde benutzen und behält dann nach einiger Zeit das PoIyolefingerüst übrig.Besides these two methods of incorporating the hydrolyzing agent into the polyurethane structure one can also start from cut material that has exposed edges (provided that it is not subsequently underwent a coating treatment), and long enough with an over-strength hydrolyzing agent, like sulfuric acid, treat; So where the treatment time does not matter, you can go to remove the polyurethane in this way. This procedure is generally suitable for small format Pieces. Wherever contamination of the filtrate stream is insignificant, the whole structure can be used use and then after some time retains the polyolefin framework.
War dem polyurethanbildenden Ausgangsmaterial Polyolefinpulver zugesetzt worden, so hat die nach Behandlung erhaltene Polyolefinstruktur einen beträchtlich dünneren Kern. Im allgemeinen werden die hohlkerriigen Produkte als solche benutzt. Falls jedoch der Hohlkern unerwünscht ist, unterwirft man ein solches Gebilde einer Explosivfiammenfront, man muß dabei aber für seinen Schutz gegen Zerschmelzen oder Verbrennen sorgen.If polyolefin powder has been added to the polyurethane-forming starting material, the after Treatment obtained polyolefin structure a considerably thinner core. In general, the hollow-core products used as such. However, if the hollow core is undesirable, one submits such a structure of an explosive flame front, but one has to do so for its protection against melting or Worry about burning.
An Hand der folgenden Beispiele und Tabellen wird das Herstellungsverfahren gemäß der Erfindung für die netzstrukturierten, überzogenen Gebilde erläutert. In den Tabellen sind dabei die Beziehungen zwischen den Verfahrens- und Erzeugnisvariabein aufgezeigt, die die verschiedenen Erfindungsbesonderheiten offen-Using the following examples and tables, the production process according to the invention for the network-structured, covered structures explained. The tables show the relationships between the process and product variables are shown, which reveal the various peculiarities of the invention.
5baren· Beispiel 1 5baren Example 1
Ein 15 χ 15 χ 2,5 cm großer Prüfling aus einem handelsüblichen Schaumstoff mit 4 Poren/cm wurde mit einem Polyäthylenpulver einer Korngröße von 0,30 mm Maschenweite, einem Schmelzindex von 22 und einer Dichte von 0,9 IfT in der Weise überzogen, daß man den Prüfling zunächst mit Wasser befeuchtete, danach mit dem Pulver einstäubte, trocknete und schließlich 10 Minuten lang in einem Ofen bei 180° C schmelzen ließ. Der Polyäthylenüberzug betrug 229% des Polyurethangewichtes. In gleicher Art wurden überzüge mit 190,269 und 310% Polyäthylen erhalten.A 15 χ 15 χ 2.5 cm test specimen made from one Commercially available foam with 4 pores / cm was mixed with a polyethylene powder with a grain size of 0.30 mm mesh size, a melt index of 22 and a density of 0.9 IfT coated in such a way that the test specimen was first moistened with water, then dusted with the powder, dried and finally in an oven at 180 ° C for 10 minutes melted. The polyethylene coating was 229% of the weight of the polyurethane. Were in the same way Overlays with 190,269 and 310% polyethylene received.
Ein mit Polyäthylen beschichteter Polyester-Polyurethan-Schaumstoff (mit Polyäthylenglykoladipat als Esterkomponente) mit 4 Poren/cm wurde auf seine Chemikalienbeständigkeit in Abhängigkeit von der Korngröße des verwendeten Polyäthylenpulvers mit einem Schmelzindex von 22 und einer Dichte von 0,916 untersucht. Das Pulver mit einer Korngröße von 0,105 mm besaß einen Schmelzindex von 5 und eine Dichte von 0,924. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle angegeben.A polyethylene-coated polyester-polyurethane foam (with polyethylene glycol adipate as the ester component) with 4 pores / cm was on his Chemical resistance depending on the grain size of the polyethylene powder used a melt index of 22 and a density of 0.916. The powder with a grain size of 0.105 mm had a melt index of 5 and a density of 0.924. The results obtained are in given in the table below.
Auswirkung der Teilchengröße
auf die ChemikalienbeständigkeitEffect of Particle Size
on the chemical resistance
Olefin inRelated
Olefin in
verlust an
Polyurethan
21% HCLWeight
loss on
Polyurethane
21% HCL
in mmStandard size
in mm
prozent,
bezogen auf
PolyurethanWeight
percent,
related to
Polyurethane
H2SO4 70%
H 2 SO 4
NaOH10%
NaOH
Die Werte zeigen, daß trotz des starken Überzuges durch die grobkörnigere Harzsubstanz die höchste Chemikalienbeständigkeit mit dieser Polyäthylensorte im Korngrößenbereich zwischen 0,30 und 0,177 mm' Maschenweite erzielt wird. Weitere' Versuche ergaben, daß Variationen im Schmelzindex des Polyäthylens nur geringen Einfluß auf die Chemikalienbeständigkeit haben. Trotz ihrer vorstehend bewiesenen Säurebeständigkeit können diese Gebilde noch für andere Zwecke, wie Form- oder Profilgebung, benutzt werden.The values show that despite the strong coating due to the coarser-grained resin substance, the highest Chemical resistance with this type of polyethylene in the grain size range between 0.30 and 0.177 mm ' Mesh size is achieved. Further 'experiments showed that variations in the melt index of the polyethylene have only a minor influence on the chemical resistance. Despite their above-proven acid resistance these structures can also be used for other purposes, such as shaping or profiling.
Die Beziehung zwischen Polyäthylenharzbeschichtung und Chemikalienbeständigkeit wurde an einer Mischung aus 25% Polyäthylenpulver einer Korn-' größe von 0,105 mm und eines Schmelzindex von 5 und 75% Polyäthylenpulver einer Korngröße von 0,30 mm und eines Schmelzindex von 22 untersucht. Der derart beschichtete Polyurethanschaumstoff besaß dieselben Eigenschaften wie im Beispiel 2. Die inThe relationship between polyethylene resin coating and chemical resistance was based on one Mixture of 25% polyethylene powder with a grain size of 0.105 mm and a melt index of 5 and 75% polyethylene powder with a grain size of 0.30 mm and a melt index of 22 examined. The polyurethane foam coated in this way had the same properties as in Example 2. The in
209 627/63209 627/63
nachstehender Tabelle IV angegebenen Werte wurden durch Eintauchen einer Schnittprobe in Säure erhalten. Noch bessere Werte als die angegebenen erhielt man durch ergänzende Bedeckung der Schnittkanten zwecks Abdeckung des Polyurethankerns gegen den Säure-The values given in Table IV below were obtained by immersing a cut sample in acid. Even better values than those given were obtained by additional covering of the cut edges for the purpose Covering the polyurethane core against the acid
Einfluß von Wasseraufnahme und Harzkorngröße
auf HarzaufnahmeInfluence of water absorption and resin grain size
on resin uptake
2020th
Wie festgestellt wurde, liefert das feinkörnige (0,105 mm große) Polyolefin immer einen vollkommenen überzug ohne sichtbare »Trockenflecke« unter dem Mikroskop, jedoch ist dieser dünner als bei gröberen Polyäthylenteilchen. Bei Verwendung einer Mischung aus 25% Polyolefinpulver einer Korngröße von 0,105 mm und 75% eines gröberen Polyolefinpulvers erhält man nicht nur einen besseren überzug, sondern auch eine erhöhte Harzaufnahme.The fine-grained (0.105mm) polyolefin has been found to always provide a perfect one Coating without visible "dry spots" under the microscope, but it is thinner than with coarser polyethylene particles. When using a mixture of 25% polyolefin powder of one grain size from 0.105 mm and 75% of a coarser polyolefin powder you not only get a better coating, but also an increased resin uptake.
3030th
Schaumstoff mit den im Beispiel 2 angegebenen Eigenschaften wurde mit dem im Beispiel 3 beschriebenen Polyäthylen beschichtet, wobei Polyäthylenkorngröße und Polyurethan-Wasseraufnahme variiert wurden.Foam with the properties given in Example 2 was made with that described in Example 3 Polyethylene coated, with polyethylene grain size and polyurethane water absorption varying became.
4040
45 Diese Zahlen zeigen, daß die Harzaufnahme mit wachsender Korngröße ansteigt. Zu beachten ist jedoch, daß bei Verwendung von Grobkorn (z. B. entsprechend 0,84 mm Maschenweite) die Chemikalienbeständigkeit selbst bei hoher Harzaufnahme absinkt, während sich die physikalischen Eigenschaften, wie Druckbelastungs-Deformation, merklich bessern.Analog durchgeführte Versuche mit einem feinerporigen (10 Poren/cm) Polyurethan und einem Polyäthylen einer Korngröße von 0,177 mm, einem Schmelzindex von 22 und einer Dichte von 0,916 ergaben eine Harzaufnahme von 217%; Versuche mit gröberporigem (4 Poren/cm) Polyurethan und aufgeschmolzenem Polyäthylen eines Schmelzindex von 9 und einer Dichte von 0,950 ergaben eine Harzaufnahme von 150%.45 These figures show that resin uptake increases with increasing grain size. It should be noted, however, that when using coarse grain (e.g. 0.84 mm mesh size) the chemical resistance even with high resin absorption decreases, while the physical properties, such as Pressure load deformation, improve noticeably. Tests carried out in the same way with a fine-pored (10 pores / cm) polyurethane and a polyethylene with a grain size of 0.177 mm, a melt index of 22 and a density of 0.916 gave a resin pick-up of 217%; Attempts with coarser pores (4 pores / cm) polyurethane and melted polyethylene with a melt index of 9 and one A density of 0.950 gave a resin pick-up of 150%.
Ein Polyurethanschaumstoff, der durch explosive Zersetzung eines Acetylen-Sauerstoff-Gemisches netzstrukturiert worden ist, besitzt eine glasig erscheinende Oberfläche, die nicht mit aufgebrachtem Polyäthylen zusammenwirkt. Vielmehr führt eine Reckung des beschichteten Schaumstoffs zu einem Losewerden und an dünnem Uberzugsgebiet sogar zu einem Ablösen des Harzes.A polyurethane foam that structures a network through the explosive decomposition of an acetylene-oxygen mixture has a glassy-appearing surface that does not have the polyethylene applied cooperates. Rather, a stretching of the coated foam leads to loosening and in the case of a thin coating area, the resin may even become detached.
Die physikalischen Eigenschaften der neuen Verbundgebilde unterscheiden sich überraschend von denen des Polyurethanmaterials. So besitzen beispielsweise die Rippen der beschichteten, netzstrukturierten Gebilde einen elliptischen Querschnitt mit z. B. einer Schaumprobe mit 4 Poren/cm und 267% Harzaufnahme im Mittel 0,51 mm langer und 0,47 mm kurzer Achse. Bei unbeschichtetem Polyurethanschaumstoff andererseits besitzen die Rippen einen Querschnitt eines etwa gleichseitigen, konkav eingezogenen Dreiecks.The physical properties of the new composite structures differ surprisingly from those of the polyurethane material. For example, the ribs of the coated, network-structured Structure an elliptical cross-section with z. B. a foam sample with 4 pores / cm and 267% Resin absorption on average 0.51 mm long and 0.47 mm short axis. With uncoated polyurethane foam on the other hand, the ribs have a cross-section of an approximately equilateral, concavely drawn-in Triangle.
Steifheit der erfindungsgemäßen Gebilde steht zur prozentualen Harzaufnahme in linearem Verhältnis. Ein Adipinsäurepolyester - Polyurethan - Schaumstoff (4 Poren/cm), der mit Polyäthylen (Schmelzindex: 22, Korngröße: 0,30 mm, Dichte: 0,916) überzogen ist, zeigt folgende Steifigkeitswerte.The stiffness of the structures according to the invention is linearly related to the percentage resin uptake. An adipic acid polyester - polyurethane - foam (4 pores / cm), which is made with polyethylene (melt index: 22, grain size: 0.30mm, density: 0.916) is coated, shows the following stiffness values.
Steifigkeitsfaktor von Polyäthylen-Polyurethan-Verbundticbilden Forming the stiffness factor of polyethylene-polyurethane composite sheets
(%)Resin absorption
(%)
(g)Stiffness factor
(G)
60 Der Steifigkeitsfaktor ist dasjenige Gewicht, das benötigt wird, um ein eine Querschnittsfläche von 6,452 cm2 besitzendes Stück Polyschaum, das 19 cm über die Kante eines 15 cm hohen Blockes hinausragt, bis zu dem Punkt abzubiegen, wo es mit der Horizontalen einen Winkel von 53° bildet. Dabei werden alle Gewichte oben auf den Block und innerhalb von 2,54 cm des frei stehenden Endes aufgelegt.60 The stiffness factor is the weight required to bend a piece of polyfoam with a cross-sectional area of 6.452 cm 2 that protrudes 19 cm above the edge of a 15 cm high block to the point where it makes an angle of 53 ° forms. All weights are placed on top of the block and within one inch of the free-standing end.
Einfluß der Harzaufnahme zwischen 190 und 310 Gewichtsprozent auf die physikalischen EigenschaftenInfluence of resin uptake between 190 and 310 percent by weight on physical properties
der Polyäthylen-Polyurethan-Verbundgebilde bei 24° C.the polyethylene-polyurethane composite structure at 24 ° C.
(Das Polyäthylenausgangsmaterial besaß einen Schmelzindex von 22, eine Korngröße von 0,30 mm(The polyethylene starting material had a melt index of 22, a grain size of 0.30 mm
und eine Dichte von 0,916)and a density of 0.916)
Polyurethan-Schaum,
4 Poren/cmAdipic acid polyester
Polyurethane foam,
4 pores / cm
PoP.
Po
lyurethanschaum mit 2,5
269%polyethylene on net structure
polyurethane foam with 2.5
269%
Poren/cm
310%unertem
Pores / cm
310%
Zerreißfestigkeit*) kg/cm2 Tensile strength *) kg / cm 2
Elastizitätsmodul bei Zugbelastung kg/cm2 Modulus of elasticity under tensile load kg / cm 2
Dehnung, kg/cm2 Elongation, kg / cm 2
Reißfestigkeit**) kg/cm2 Tear strength **) kg / cm 2
Verbleibende Verformung bei 700C, %Remaining deformation at 70 0 C,%
Verdichtungsenergie-Absorption bei einer 20,3/25,4-mm-Verformung
in kg/cm2, berechnet aus der
Drucklastverformungskurve Compression energy absorption at a 20.3 / 25.4 mm deformation in kg / cm 2 , calculated from the
Compressive load deformation curve
Stoßdämpfung, cm Shock absorption, cm
*) Wert der höchstmöglichen Belastung in kg/cm2, bevor das Material unter Zugspannung reißt. ♦*) Belastung in kg/cm2, bei der das Material tatsächlich reißt.*) Value of the highest possible load in kg / cm 2 before the material tears under tension. ♦ *) Load in kg / cm 2 at which the material actually tears.
Als Maß für das Stoßdämpfungsvermögen eines Schaumstoffes dient die Fallhöhe einer 1,8 kg schweren Kugel, die nötig ist, um mit dem durch eine 2,5 cm starke Schaumprobe übertragenen Schlag gerade darunterliegenden 1,6 mm starkes Mikroskop-Objektglas zu zerbrechen. Die Kugel besteht aus einem 30 g schweren Polyäthylenhohlkörper aus einem Material mit einem Schmelzindex von 3, einer Dichte von 0,993 und einer Korngröße von 0,30 mm, eines Außendurchmessers von 8,9 cm, die mit Woodscher Legierung auf 1,8 kg Endgewicht aufgefüllt ist. Als Unterlage für das Objektglas dient eine in Stahlbeton einzementierte Polyvinylkachel. Bei den 7,5 χ 2,5 cm großen Objektträgern handelte es sich um handelsübliche Objektträger.The height of fall of a 1.8 kg heavy foam is used as a measure of the shock absorption capacity of a foam Ball necessary to cope with the blow transmitted by a 2.5 cm thick foam sample just below Break 1.6 mm thick microscope slide glass. The ball consists of a 30 g Heavy hollow polyethylene body made from a material with a melt index of 3 and a density of 0.993 and a grain size of 0.30 mm, an outer diameter of 8.9 cm, made with Wood's alloy is filled to 1.8 kg final weight. A cemented into reinforced concrete serves as a base for the object glass Polyvinyl tile. The 7.5 χ 2.5 cm slides were commercially available Microscope slide.
Wirkung der Harzaufnahme auf die
Druckbeanspruchungs-Verformungs-Eigenschaften
einer 2,5 cm dicken Probe aus 4 Poren/cm
aufweisendem Polyäthylen-Polyurethan-Verbundgebilde bei 24° C.
(Das Polyäthylenausgangsmaterial besaß
Schmelzindex 22, Korngröße entsprechend 0,30 mm Maschenweite und Dichte 0,916)Effect of resin uptake on the
Compressive stress-deformation properties
a 2.5 cm thick sample of 4 pores / cm
exhibiting polyethylene-polyurethane composite structure at 24 ° C.
(The polyethylene feedstock possessed
Melt index 22, grain size corresponding to 0.30 mm mesh size and density 0.916)
4545
Wirkung der Harzaufnahme . auf die Druckbeanspruchungs-Verformungs-Eigenschaften einer 2,5 cm dicken Probe aus 4 Poren/cm aufweisenden Poly-Effect of resin absorption. on the compressive stress-deformation properties a 2.5 cm thick sample of 4 pores / cm having poly-
äthylen-Polyurethan-Verbundgebilde bei 24° C. (Das Polyäthylenausgangsmaterial besaß Schmelzindex 22, Korngröße entsprechend 0,30 mm Maschenweite und Dichte 0,916) Ethylene-polyurethane composite structure at 24 ° C. (The polyethylene raw material had a melt index of 22, grain size corresponding to 0.30 mm mesh size and density 0.916)
5555
Aufgebrachtes
Beschichtungsmaterial,Upset
Coating material,
bezogen auf das
Polyurethangewichtbased on the
Polyurethane weight
100
200
300100
200
300
Angewandter Druck in kg/cm2 Applied pressure in kg / cm 2
25% Durchbiegung 25% deflection
0,028
0,140
0,323
0,6320.028
0.140
0.323
0.632
50% Durchbiegung 50% deflection
Q,042 0,210 0,492 0,975Q, 042 0.210 0.492 0.975
75% Durchbiegung 75% deflection
0,098 0,527 1,165 2,390.098 0.527 1.165 2.39
65 Die Reißfestigkeit von mit 267% Polyäthylen beschichteten Polyester-Polyurethan-Schaumstoff mit 4 Poren/cm fällt im Temperaturbereich zwischen 24 und 82° C für je 60C um 0,141 kg/cm2 ab.65 Tear strength coated with 267% polyethylene polyester polyurethane foam with 4 pores / cm falls within a temperature range of 24 82 ° C each for 6 to 0 C. 0.141 kg / cm 2.
Bei einer Belastung, wie sie für 25% Durchbiegung bei Raumtemperatur benötigt wird, bleiben mit 170, 267 und 310% Polyäthylen beschichtete Polyurethanschaumstoffe mit 4 Poren/cm bis zu etwa 99° C hinauf leistungsfähig. Das gleiche Verbundmäterial ertrug auch in 1,20 m hohem Stapel 30 Minuten langes Verweilen in kochendem Wasser, wobei das 2,5 cm starke Bodenstück weniger als 15% Dickenschwund erlitt. Die vorstehenden Werte zeigen, daßWith a load of the kind required for 25% deflection at room temperature, 170, 267 and 310% polyethylene coated polyurethane foams with 4 pores / cm up to about 99 ° C up powerful. The same composite material withstood 30 minutes in a 1.20 m high pile lingering in boiling water for a long time, with the 2.5 cm thick bottom piece shrinking less than 15% in thickness suffered. The above values show that
die Verbundgebilde höhere Zusammensinktemperaturen als Polyäthylen aufweisen. Ein netzstrukturierter Polyester-Polyurethan-Schaumstoff mit 4 Poren/cm und 332% überzug aus Polyäthylen mit Schmelzindex 3 und Dichte 0,918 wurde mit gleichem Schaumstoff verglichen, bei dem aber 70% des Polyurethans' ausgelaugt waren. Je 5 χ 5 χ 2,5 cm große Proben beider Sorten wurden mit 0,35 kg/cm2 belastet und 15 Minuten lang in einem Ofen bei 930C aufbewahrt. Die Vergleichsergebnisse waren: Die Durchbiegung betrug beim Verbundmaterial bei Raumtemperatur 25% und nach dem Erhitzen 53,5%, beim ausgelaugten Material dagegen 52 bzw. 68%. Das bedeutet aber, daß im Verbundmaterial eine gegenseitige Verstärkung auftritt, also bei gleicher Belastung das Polyurethangebilde leicht zusammengefallen wäre. Auch die höhere Tragfähigkeit bei erhöhter Temperatur weist auf das Zusammenwirken der beiden Materialien hin. Alle physikalischen Eigenschaften wurden, soweit nicht anders angegeben ist, nach der ASTM-Vorschrift D 1564-59-T ausgewertet.the composite structures have higher collapse temperatures than polyethylene. A network-structured polyester-polyurethane foam with 4 pores / cm and 332% coating made of polyethylene with melt index 3 and density 0.918 was compared with the same foam, but in which 70% of the polyurethane was leached. Samples of each 5 × 5 × 2.5 cm in size were loaded with 0.35 kg / cm 2 and stored in an oven at 93 ° C. for 15 minutes. The comparison results were: The deflection of the composite material was 25% at room temperature and 53.5% after heating, whereas the deflection of the leached material was 52 and 68%. However, this means that there is mutual reinforcement in the composite material, that is, the polyurethane structure would easily collapse with the same load. The higher load-bearing capacity at elevated temperatures also indicates the interaction of the two materials. Unless otherwise stated, all physical properties were evaluated according to ASTM specification D 1564-59-T.
Ein 15 χ 15 χ 2,5 cm großer handelsüblicher Schaumstoffprüfling mit 4 Poren/cm wurde mit handelsüblichem Polyäthylenpulver einer Korngröße von 0,30 mm, einem Schmelzindex von 22 und einer Dichte von ,0,916 beschichtet, indem er zunächst mit Wasser befeuchtet, dann mit dem Polyäthylenpulver eingestäubt und getrocknet und schließlich das Pulver durch lOminutiges Erhitzen auf 18O0C zum Anschmelzen gebracht wurde. Die ziemlich kurze Ofenverweilzeit von nur 10 Minuten wurde absichtlich deshalb gewählt, damit das geschmolzene Harz die Unterlage mit Sicherheit nicht völlig abdeckte und einen späteren Säureangriff zuließ. Die Pulveraufbringungsmethode kann je nach dem gewünschten Uberzugstyp variiert werden. In ähnlicher Weise wurde mit einem Polyäthylenpulver einer Dichte von 0,95 gearbeitet. An Stelle von Polyäthylen ist auch Polypropylenpulver verwendbar.A 15 χ 15 χ 2.5 cm large commercial foam test specimen with 4 pores / cm was coated with commercial polyethylene powder with a grain size of 0.30 mm, a melt index of 22 and a density of 0.916 by first moistening it with water, then with the polyethylene powder dusted and dried and finally the powder was brought by heating to 18O 0 C lOminutiges for melting. The rather short oven dwell time of only 10 minutes was chosen on purpose so that the molten resin would definitely not completely cover the substrate and allow later acid attack. The powder application method can be varied depending on the type of coating desired. A polyethylene powder with a density of 0.95 was used in a similar manner. Instead of polyethylene, polypropylene powder can also be used.
Die im Beispiel 6 hergestellte Probe wurde zunächst 51I2 Stunden lang in 60° C heiße und dann 6472 Stunden in normaltemperierte 21%ige Salzsäure eingetaucht und danach ausgewaschen und getrocknet. Hierdurch wurde aller Polyurethanschaumstoff in andere Substanz umgewandelt. Der Polyäthylenüberzug schien von der Säure nicht angegriffen zu sein. Der obenerwähnte Schaumstoff wurde auch mit einem explosiblen Gemisch aus Sauerstoff und Acetylen explosiv behandelt, wodurch Eigenschaftsänderungen, wie Anschmelzen seiner Rippen und Knotenpunkte, erzielt wurden.The sample produced in Example 6 was first immersed for 5 1 I 2 hours in 60 ° C. and then for 6472 hours in 21% hydrochloric acid at normal temperature and then washed and dried. As a result, all of the polyurethane foam was converted into another substance. The polyethylene coating did not appear to have been attacked by the acid. The above-mentioned foam was also treated explosively with an explosive mixture of oxygen and acetylene, as a result of which changes in properties, such as melting of its ribs and nodes, were achieved.
190 χ 56 χ 2,5 cm große Platten aus handelsüblichem, bereits in netzstrukturiertem Zustand vorliegendem Polyester-Polyurethan-Schaumstoff mit Adipinsäurepolyäthylenglykolester als Esterkomponente wurden in einem Tauchtank durchgefeuchtet und beim Durchtritt durch zwei Abquetschwalzcn auf 45% Wasseraufnahme ·— bezogen auf Polyurethangewicht — eingestellt. Diese feuchten Platten wurden durch und durch mit Polyäthylenpulver einer Korngröße von 0,30 mm, eines Schmelzindex von 22 und einer Dichte von 0,916 durchsetzt und anschließend 15 Minuten lang auf 195°C erhitzt. Diese Maßnahme wurde wiederholt.190 χ 56 χ 2.5 cm panels made from commercially available, mesh-structured panels Polyester-polyurethane foam with adipic acid polyethylene glycol ester as the ester component were moistened in an immersion tank and on passing through two squeeze rollers 45% water absorption - based on the weight of the polyurethane - adjusted. These damp plates were through and through with polyethylene powder with a grain size of 0.30 mm, a melt index of 22 and a density of 0.916 interspersed and then heated to 195 ° C for 15 minutes. This measure was repeated.
Aus dem gleichen Schaumstoff wurde unter identischen Bedingungen Polyäthylenpulver mit einem Schmelzindex von 3, einejr Dichte von 0,918 und einer Korngröße von 0,50 mm aufgeschmolzen, wobei durch die Änderung des Schmelzindex von 22 auf 3 zusätzliche Aufschmelzzeit benötigt wurde, falls das Pulver zweistufig aufgebracht wurde.Polyethylene powder was made from the same foam under identical conditions with a Melt index of 3, a density of 0.918 and a Grain size of 0.50 mm melted, with the change in the melt index from 22 to 3 additional Melting time was required if the powder was applied in two stages.
Aus diesem Schaumstoff wurden geeignete Proben ausgeschnitten und nach der ASTM-Normvorschrift D 1564-59 T untersucht. Die Ergebnisse werden im folgenden aufgeführt und besprochen.Suitable samples were cut from this foam and according to the ASTM standard D 1564-59 T examined. The results are listed and discussed below.
Erhöhen des Schmelzpunktes des aufgeschmolzenen Polyäthylens bewirkt, wie die Tabletten zeigen, einen drastischen Anstieg der Belastung, wenn man nebeneinander Polyurethan, Polyurethan das mit Polyäthylen geringer Dichte beschichtet ist, und Schaumstoff aus Polyäthylen geringer Dichte vergleicht.Raising the melting point of the melted polyethylene causes, as the tablets show, a drastic increase in the load if you have polyurethane next to each other, polyurethane and polyethylene low density coated and compares low density polyethylene foam.
Diese Werterhöhung zeigt, daß die erfindungsgemäßen Gebilde selbst nach Entfernung von etwa 95% des Polyurethans höchst erwünschte Eigenschaften erhalten.This increase in value shows that the structures according to the invention even after removal of about 95% of the polyurethane obtained highly desirable properties.
Z5 Tabelle XZ 5 Table X
Druckbelastungs-Verformungs-Beziehungen
bei netzstrukturiertem Polyester-Polyurethan-Schaumstoff mit 10 Poren/cm
30 Compressive load-deformation relationships
for net-structured polyester-polyurethane foam with 10 pores / cm
30th
Druckbelastungs-Verformungs-BeziehungenCompressive load-deformation relationships
mit 4 Poren/cm beim Schaumstoff gemäß Tabelle X.with 4 pores / cm for the foam according to Table X.
jedoch mit 300% Beschichtung aus einem Polyäthylen eines Schmelzpunkts von 22 und einer Dichte von 0,918but with a 300% coating of a polyethylene with a melting point of 22 and a density of 0.918
ohne Säureauslaugungwithout acid leaching
Druckbelastungs-Verformungs-BeziehungenCompressive load-deformation relationships
beim Schaumstoff gemäß Tabelle X, jedoch mit 331% Beschichtung aus einem Polyäthylen eines Schmelzindex von 3 und einer Dichte von 0,918in the case of foam according to Table X, but with a 331% coating of a polyethylene one Melt index of 3 and a density of 0.918
ohne Säureauslaugungwithout acid leaching
Druckbelastungs-Verformungs-BeziehungenCompressive load-deformation relationships
beim beschichteten Schaumstoff gemäß Tabelle XI, jedoch nach Auslaugung von etwa 95% desfor the coated foam according to Table XI, but after leaching of about 95% of the
Polyurethans mit SalzsäurePolyurethane with hydrochloric acid
Druckbelastungs-Verformungs-BeziehungenCompressive load-deformation relationships
beim beschichteten Schaumstoff gemäß Tabelle XII, jedoch nach Auslaugung von etwa 95% desfor the coated foam according to Table XII, but after leaching of about 95% of the
Polyurethans mit SalzsäurePolyurethane with hydrochloric acid
Aus den obigen Werten ergibt sich, daß netzstrukturierte Gebilde aus Polyäthylen höherer Dichte, aus denen ungefähr 95% des Polyurethans entfernt sind, im Vergleich zu a) mit Polyäthylen niedriger Dichte beschichtetem Polyurethan und b) einem Gebilde aus Polyäthylen niedrigerer Dichte (aus dem 95% des Polyurethans entfernt sind) ausgezeichnete Gefügeeigenschaften besitzen. Die Belastungs-Verformungs-Werte für Polyurethanschaumstoff weisen auf ein beträchtlich weniger steifes Gefüge hin.The above values show that net-structured structures made of higher density polyethylene, from which about 95% of the polyurethane is removed, compared to a) lower with polyethylene Density coated polyurethane and b) a structure made of lower density polyethylene (from the 95% of the polyurethane has been removed) have excellent structural properties. The load-deformation values for polyurethane foam indicate a considerably less rigid structure.
Wie vorstehend gezeigt, stellen diese Polyolefingebilde selbsttragende, netzstrukturierte Körper dar, die sich besonders zur Säure- oder Alkalifiltration oder Entnebelung eignen.As shown above, these constitute polyolefin structures self-supporting, net-structured bodies, which are particularly suitable for acid or alkali filtration or defog.
Polyäthylene höherer Dichte ab etwa 0,95 und darüber und Polypropylene geben steiferes und festeres Gefüge, während Polyäthylene niedrigerer Dichte -schwächere Gefüge liefern. Festere Gebilde etwa aus Polyäthylen mit einer Dichte von vorzugsweise etwa 0,935 bis etwa 0,970 werden bevorzugt.Higher density polyethylene from around 0.95 and above and polypropylene give stiffer and stronger Structure, while polyethylenes of lower density provide weaker structures. More solid structures, for example Polyethylene having a density of preferably about 0.935 to about 0.970 is preferred.
Polypropylengebilde sind wegen ihrer im Vergleich zu Polyäthylen im allgemeinen höheren Steifigkeit ebenfalls sehr brauchbar, benötigen aber einen Hochtemperaturstabilisator oder ein Oxydationsschutzmittel. Polypropylene structures are generally more rigid than polyethylene because of their greater rigidity also very useful, but require a high temperature stabilizer or an antioxidant.
Man kann auch einen Polyurethanschaumstoff zunächst mit Polypropylen beschichten, daraus das Polyurethan entfernen und neu mit Polyäthylen beschichten. Da aber der Spielraum zwischen dem Schmelzen des Polyäthylens und dem Zusammenbrechen des Schaumgebildes wesentlich enger als bei Polyolefin-Polyurethan-Kombinationen ist, kommt es hierbei auf genaue Temperaturkontrolle an.You can also first coat a polyurethane foam with polypropylene Remove polyurethane and recoat with polyethylene. But since the margin between the Melting of the polyethylene and the collapse of the foam structure is much closer than with When it comes to polyolefin-polyurethane combinations, precise temperature control is essential.
Claims (10)
1. Polymeric, network-structured body consisting of a core structure of network-structured polyurethane foam and thermoplastic material applied to it, characterized in that the coating consists of melted polyolefin resin.
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