DE1621839A1

DE1621839A1 - Zur Herstellung von offenzelligen Schaumstoffbeschichtungen verwendbare Gemische

Info

Publication number: DE1621839A1
Application number: DE19661621839
Authority: DE
Inventors: Keil Joseph Woodward
Original assignee: Dow Corning Corp
Current assignee: Dow Silicones Corp
Priority date: 1965-02-03
Filing date: 1966-02-03
Publication date: 1971-07-08
Also published as: DE1621839C3; NL135476C; AT266459B; GB1124121A; FR1462753A; DE1621839B2; NL6601246A; US3511788A

Description

Zur Herstellung von offenzelligen Schaumstoffbeschichtungen..

verwendbare Gemische

Die vorliegende Erfindung betrifft- die Verwendung von Gemischen.» bestehend aus (1) Plastisolen und (2);Mischpolymerisaten.aus h/₂-Einheiten und Einheiten der Formeln (GH-*)-,SiQ₁/^ xinä/ödet

JgSiO₁-^₂, worin Q einen Rest mit einer^o^Jiirü^^ ; Gruppe bedeutet, welcher das Mischpolymerisat mit dem Flastisol verträglieh macht, und worin das Verhältnis, von SiQ^^-Einheiten zu der Summ^^n ^GH^),Si>- |ind ^
von X ί 0,6 bfs 1 ; 1,2 liegt_i( zur Herstellung. Y Schäumst of f be Schichtungen smf Substrat eil*

Das Verhältnis von SiOhyg-finheiten zu der Summe von ünd ^(CH^)₂Si*Eiriheiten kahn auch durch den reziproken Zahlenbereich von D>83/I bis 1,67/1 ausgedrückt werden, ^; >: ^: ' ;

Mit den erfifidüngsgemäß verwendbaren Gemischen können Substrate, insbesondere Papiere mit einem offenzelligen Schaumstoff beschichtet werden, der in gehärtetem Zustand etwa 25,4 bis

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(1 bis 10 roils) dick istr Soweit bekannt, war es bisher nicht linÖgiich, auf Papier eine so dünne Schickt eines offenzelligen Schauins auf2Utragen. Ein außergewöhnliches und oft sehr wichtiges .Merkmal der aiif die $ut)&trate aufgetragenen Schäume besteht darin, daß diß&e sowohl öffenzellig auf der Oberfläche:, (d.h. porös) als auch offenzelllg im Innern hergestellt werden können. Erfindungsgemäß können jedoch auch offenzellige Schäume mit einer Oberflächenhaut hergestellt werden.

D.ie mit den erfindungsgemäßen Gemischen schäumst of ftoeschicht et en Substrate* insbesondere Papiere, finden zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten. Sq können derartige Artikel beispielsweise als nichtgleitende Servietten, Bettücher, Handtücher und Zeitschriftenpapier iäas~ einfä^ οά$ίΤ fiäuii dem Siebdruckverfahren bedruckt sein kann)« verwendet werde|i, bei welchen ein größeres Volumen, aber keine Ge-

"■ - ■ - , ■ ■'ί " ■''"■'■-' . ~ ' ■■"■■*■"■ · ■; .■■■="* wlchtßzunahme e|?wünsciit ist. Derartige Artikel sind außerdem alsw Zigaretteriflitel'^ Luftfilter in Automobilen, Klimaanlagen (zum Heizen als auch zum Kühlen) in Wohn- und Industrieanlagen,als ; Treibstoffilter und praktisch als Filter für fast alle Gase und Flüssigkeiten verwendbar. .Die beschichteten Substrate können auch als Verpaekungs-, Polster- und/oder Isoliermaterial verwendet werden. Weiterhin können sie als Gewebeauskleidungen und als Füllstoffe zwischen-Geweben verwendet werden. " -.

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Der Schaum auf dem Substrat kann als Träger für andere Materialien

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verwendet werden,. z.B.. für Antiseptika und Medikamente, Brandsalben, Reinigungsmittel und mikro-elngekapselte Tinte; das sind Artikel., die als Verbandstoffe_r Brandbinden, Reinigungstüeher oder -unterlagen und kohlefreies Kohlepapier brauchbar sind. Diese Verwendungsmöglichkeiten sind Beispiele dafür, bei welchen eine offenzellige Schaumoberflache sehr wichtig oder sogar entscheidend sein kann. Unter der Ausdrucksweise "mikro-eingekapselte Tinte" sind sowohl farbige Tinten per'se zu verstehen, die vom Schaum aufgenommen oder "eingekapselt" wurden, als auch farblose Farbstoffe oder Chemikalien, die bei '.Berührung mit dem geeigneten Beaktionsmlttel In farbiges · Material umgewandelt werden. Stattdessen kann die Tinte oder der Farbstoff gegebenenfalls auch schon vor der Zugabe-zum Schaum

eingearbeitet oder eingekapselt «erden» So können beispielsweise Papiere auf einer Seite mit einer Kombination^ aiis dÄ i gemäßen, offenzelligen, gehärteten Schaumstoff lind aus; einea? losen Irerbinduhg, die bei Itontaktnahme mit einer zwelfceii' farblosen Verbindung ein farbiges Bild ergibt., und auf der ander eil Seite mit der. besagten zweiten, Tarbloseti^ Verbindung beseÄeihtet sein»

Mit den erfindungsgemäß verwendbaren Gemischen köaäneii b Substrate mit Schaumstoff bedeökt oder beschichtetwerden* Beispiele hierfür sind Substrate mis Metall> (Jlas, iSe^eb^ !gewebt oder nicht*-gewebt)j HoIz₄· Runststoff>. Papier^ TOrzföliäii oder Keramik. Die Substrate können porös"oder nieht-poros. sein* und der hier verwendete Ausdruck "beschichtet" umfaßt sowohl -die-

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se öae# Ih V&riaindung"--mit.

; Oferf läßhej^^ axteki die;. OlaepflAe^r^eseMatofeimg

Die e^finxäungsgemäßt verwendbaren Misch^olyiiie^risate sind bekannte Produkte» Sie kähnen dWPöh/Mset&ydrolirse von (CB₃J-Q;(CH^}gSiX mit Sifc ^ie^gesteeilfc we^tien_A iipfiEt X ein baret» Resfc isfc,, wie Halogen; |GMo=P₃, Fluor₄ Brom) oder* Älkoxjpgruppen (Methoxy-, Äthoxy-, Propoxy- oder, Butoxyrest), die selbstverständlich, in solchen Mengenverhältnissen verwendet werden, wie zu dem erwünschten Verhältnis von SiO₂ zur Summe von und Q(CH₅J₂Si-Einheiten =1 : 0,6 bis 1 : 1,2 erforderlich. Stattdessen können die Mischpolymerisate beispielsweise auch durch Umsetzung von (CH₅J₅SiCl, (CH₃J₅SiOC₂H₅ oder (CH₅J₃SiOSi(CH₃), mit einem sauren Siliciumdioxydsol hergestellt werden. Für die erfindungsgemä'ße Verwendung sind Mischpolymerisate aus SiO^y₂- und (CH₃J₃SiO₁/₂-Einheiten bevorzugt.

Eine besonders vorteilhafte; Methode zur Herst ellung raodifizi ert er MischpOlymerisate, die sowohl (CH₃I₃SiOj. /g- als auch Q(CH Einheiten enthalten, ist die Mischhydroiyse eines Gemisches aus (€B.J,SiX unu H(JÖH^J^SiX mit SlX₂,. und anschließendes Verknüpfen

der gewünschten iösliehmachenden Gruppe ^ftöj" mit dem Mischpolymerisat durch Umsetzen des Si-gebundenen Wasserstoffatoms mit derrungesätfeigten Gruppe einer:Verbindung, die auch die gewünschte löslichmachende Gruppe enthält. Mese Art der Umsetzung

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ist bekannt und in den Beispielen näher erläutert. Die lösl.ichmachende Gruppe im Rest Q soll, das Mischpolymerisat mit solchen. Plastisolen verträgllcih machen, mit welchen es sOnst... vielleicht nicht verträglich wäre. Bei den erfindungsgemäß:verwendbare« Mischpolymerisatenkann jede "beliebige; lö^lichmächende Gruppe verwendet werden, die Auswahl hängt von Hern speziellen Plastisol ab, mit welchem das Mischpolymerisateingesetzt werdensoll. Bei- ' spiele für löslichmachende öruppen, die im Rest R verwendet werden können, sind Carboxyl-, Ester-, Amid-, Amino-, M^capto-,r Halogenkohlenwasserstoff-, Hitril-> Nitro- und*Carbonylgruppen, sowie höhere Kohlenwasserstoffreste. Die' wesentlichen:-Merkmale der oben definierten. .Mischpolymerisate (2) sind- die vorhandenen Siloxaneinheiten, das Verhältnis dieser Siloxaneinheiten zueinander und die Verträglichkeit des Mischpolymerisates mit der organischen . Flüssigkeit oder dem Plastisor. Unter "verträglich" ist zu νerstehen, daß.4%s Mischpolymerisat mindestens teilweise·in dem Plastisol löslich und/oder dispergierbar ist. Das Mischpolymerisat kann in dem Plastisol jedoch auch vollständig: löslich oder dispergierbar sein. Soweit bis jetzt bekannt, wird angenommen., daß es zur Erzielung der stabilsten Schäume vorteilhafter ist, wenn das Mischpolymerisat 'nui·- teilweise löslioh. oder dispergjerbar ist.. Die Verträglichkeit des Mischpolymerisates in einem speziellen·.

Plastisol kapin auf verschiedene Weiäei: gesteuert werden. So kann

- - * I ~ - ''-."- - - ."■""-■ -■■■■·■ . -"-.-"V-""":.-. beispielsweise ein spezielles Mischpolymerisat innerhalb der:

oben gegebenen Definition ausgewählt werden, das: den gewünschten Verträglichkeitsgrad aufweist. ^; ■ *ri; '■-.:,:

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Z0J- Stattdessen kann ein Mischpolymerisat auch durch den Rest Q veräiKtert und damit der Grad der Verträglichkeit gesteuert werden. Eine weitere Alternative besteht darin, den in dem · Plastisol verwendeten Weichmacher entsprechend auszuwählen, und damit das gewünschte Ausmaß der Verträglichkeit festzulegen., ■ · -.-

Diese Ausführungen.machen deutlich, daß die-erfindungsgemäß verwendbaren Gemische weitgehend dem speziellen Verwendungszweck angepaßt werden können und nicht umgekehrt.

Die benötigte Menge an Mischpolymerisat muß nur zum Verschäumen ausreichen und kann je nach Art des Mediums variiert werden. Außerdem ist die erforderliche Menge von dem speziellen Verwendungszweck abhängig. Das Mischpolymerisat kann in jeder beliebigen Menge verwendet werden, angefangen von Spuren bis zu ziemlich großen Mengen. Vorzügsweise werden 0,1 bis 4 Gew.$, bezogen auf das Gewicht des Plastlsols, verwendet. Es können auch mehr als, 4 % eingesetzt werden, was aber unwirtschaftlich*

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Die mit dem Mischpolymerisat verschäumten Plastisole sindbe- -kannt. Plastisole sind einfache Gemische aus einem feinteiligen thermoplastischen Vinylharze wie Polyvinylchlorid oder einem harzartigen Mischpolymerisat, das zum größeren Teil aus Vinyl-

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ohlorid und: zum: l&emexen Tell.
ij. wie Vinylacetat/ besteht*.-'

Fliissl^eit als Mfeißtoro^&ei^

nioht ■ liistr.j- aber tiei öieta^iiter ©empefafctiP·· das: Äpz imteai¹ . " eineK Kiase zu lösferi- vei-iuagj,/ aus oea^iiaeTi Ätolsälileii ■ auf: -Räumte eirtperatur ein. Fejsfcsfeoff mit gufeen^ physiKaüSjefen Blgen~ schäften erhalten wircä. Weitete EiiizelbeitenÜto in den folgenden Ilteratupstellen; bescnrieben: ¹¹MaBt^SQIs and, Organosols" von E.G. Partridge und Mitarfcu_{: ;}1λ ^RuMjer A^e",,. Bd. 67* S. 553-560 [August 1950)j "Compounding. PlastiBöls for Specific Applications" von Clart und Mitarb. in;"Rubber Age", Bd. 7&* S, 3^-549 (Dezember 1952} und S. 17O-I86 des Büenes "The^eehnology of Solvents and Plastlöizers" von A*K>. Doollttlej Ausgabe im Verlag Wiley. ■ ■ -."-' ; /^₁

Bie erfindungsgemiiB verwendbaren Gemisehe fcÖniien^ beliebige* Plastisole eiithalten und der hler verwendete Ausdruck "Plastisol" schließt "modifizi'erte Plastisole" mit -einV das sliid Plaötisöle_> die bis zu IO Gew«^ organ! sehe^ V ei dünnung s- oder Streetaititteli wie Naphtha (ISr'dölfräktionen mit Siedebereichen ^on 95,^ bis l88,3°-G};. enthalten, wobei dieser Prozentsatz auf die Summe dfes Harzes und des damit vermischten Weichmaohers bezogen ist. Bäs Plastisol besteht .üblicherweise aus feinteiligem Vinylharz; und aus gO bis Ι5Ό Gew.-Teilen (auf 100 Gewv-Ieile Harz) des hochsiedenden organischen flüssigen Weichmachers, zusammen mit gelingen Mengen üb-

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lieber Zusatzmittel, wie Stabilisatoren und Pigmenten« Spezielle Beispiele geeigneter Weichmacher, Stabilisatoren und Pigmente sind in den angeführten und zahlreichen anderen Literaturstellen genannt, so daß sich ihre Aufzählung im einzelnen erübrigt. Plastik sole, die im wesentlichen aus feinteiligem Polyvinylchloridharz, Dioctyladipat und Butylbenzylphthalfet bestehen, sind bevorzugt.

Die spezielle Methode, die zum Verschäumen des das Mischpolymerisat enthaltenden Plastisols mit einem Gas verwendet wird, hängt von den zur Verfügung stehenden Apparaturen und der persönlichen Entscheidung ab. Es gibt zahlreiche bekannte Verfahren für das Einbringen von Gas in die Produkte und für das Verschäumen derselben. Dazu gehören z.B. Chemikalien, die ein Gas unter den gewünschten Bedingungen freigeben, und die üblicherweise unter der Bezeichnung Treibmittel bekannt sind; das Durchblasen von Gas und das Eindringen,von Luft oder eines anderen Gases durch mechanische Vorrichtungen in den Werkstoff. Selbstverständlich können auch Kombinationen dieser Verfahren angewandt v/erden,

Zum Verschäumen des Plastisols kann jedes beliebige Gas verwendet werden, solange dieses keine unerwünschten Nebenwirkungen auf daß erhältliche Produkt ausübt.

Beispiel 1

Aus 100 g Polyvinylchloridharz, Cf g Diocty] arlipat, 32 g Butyl-

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benzylphthalat, 8 g eines alkylierten polyaromatischen Kohlenwasserstoffs fwobei die letzten drei Bestandteile Weichmacher waren) und & g eines Mischpolymerisates aus SiO₉- und (CH-)^,SiQ '/„-Einheiten, woriri das Verhältnis von S 1O₂-Einheiten zu 'CH,;^Si-Einheiten Im Bereich von 0,&3/1 bis l,Cj/l lag, wurde ein Plastisol hergestellt.

Die Verträglichkeit des iliscLpolymerisates in dexn Plastisol vmrde durch folgendes Verfahren geprüft. 5 g eines Gemisches aus 75 Gew.j^ Dioctyladipat und 25 Gevi.,^ Butylbenzylphthalat wurden mit O^& g einer 50^igen (Feststoff-)Losung des Mischpolymerisates in Xylol versetzt. Die so erhaltene Lösung öder Dispersion viar trüb, v/as anzeigte-, daß das Mischpolymerisat in der'Mischung nicht vollständig löslich war. Dann vmrde die Mischung mit 5 ml Xylol versetzt, bis sie klar wurde,- und anschließend über Wacht stehengelassen. Am nächsten Tag war die Mischung wieder trüb; sie viurde erneut mit 1 ml Xylol versetzt, bis die Mischung,wieder klar war| die Gesamtmenge an zugefügtem Xylol, 6,0 ml, dient als MaS für die \ Verträglichkeit. Wenn sich das Mischpolymerisat in Xylol vollständig gelöst hätte, wäre kein Xylol (0 ml) zugesetzt worden,

Burqh 10-mintitiges Schlagen mit einem Drahtbesen-Mixer nach Hobart wurde das Plastisol mechanisch mit Luft vermischt, wobei ein sta-

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feiler Schaum; gebildet wurde. Dieser Schaum wurde bei Raumtemperatur χαί% dem Messer auf ein saugfähiges Papier aufgetragen, und dann

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in einem Ofen 1 Hinute bei 1?7° C -gehärtet. Der gehärtete Schaumstoff hatte offene Poren und der Belag war nur etwa 100/a (a few mils) dick. Das so beschichtete. Papier eignete sieh vortrefflich für Relnigungszweeke und besaß eine ausgezeichnete einheitliche Beschaffenheit.

Beispiel 2

Aus je 100 Qew.-Teilen,eines Polyvinylehloridharzes, 100 Gew.-Teilen Dloctyladipat und 16 Gew.-Teilen einer 5Q^igen (Feststoff-)Lö'sung eines MischpOlymerisates aus SiOg- und (CH^),SiO-,/₂-f;inheiten, 'worin, das Verhältnis von SiO₂-Einheiten zu (CH^y^Si-Einheiten Im Bereich voii Öi83/1 bis 1,67/1 lag/ wurden zv/ei Piastisole zubereitet. Die beiden. Plastisole untersehieden sich dadurch, daß in einem Pail das Mi^chpölymerisgit eiiien yerträgliehkeitsgrad von 0 hatte Cd«h· yöllständlg löslich war)_Λ während das Hisehpolymerisat im anderen J?ali einen "Verträglichkeitslgrad von 'ξ?\ & hatte. In beiden Fällen wurde die Verträglichkeit nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren gemessen.

Aus beiden der oben beschriebenen Piastisole wurden unter Ver~ wenduhg des Verfahrens aus Beispiel 1 Schaumstoffe hergestellt» '_% Der Schauwstoff aus dem Mischpolymerisat.-mit" dem Verträglichkeits-f grad Ö war weniger stabil und hatte nach dem Härten eine Dichte

von ₀"₇cq Γ 0 ] (^7ϊΛ pounds per cubic foot), vjährend der j^J

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Schaumstoffaus dem Mischpolymerisat mit dem Verträglichkeitsgfad 6,6 stabiler war und nach dem Härten eine Dichte von _Q gpgg Γ "ff-,ί · (12,8 pounds per cubic foot) hatte» '^v.

Beispiel 3 ^:. ^;;:- ^;.._ ; - -- "' ^{; ;} V"

Aus denselben Bestandteilen, wie in Beispiel 2 wurde ein Plastisol hergestellt j das Mischpolymerisat hatte einen Verträglichkeitsgrad von 0; anstelle von 100 ßew.-Teilen Pioctyladipat wurden jedoch 90 Gevi»-Teile Dioetylphthalat und 10 Gew.'-Teile Butylbenzylphthalat eingesetzt.- .. "- " ;_-. . .-' ~~. ::' --'.-■''/ -'"-. ""■: ., · ■- .

Gemäß dem Verfahren aus Beispiel 1 wurde aus diesem Plastisol ein Schaumstoff hergestellt, der feine Dichte von 0,^07 Γ β

(25,4 pounds per cubic foot) hatte.

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Claims

Pa k e η t a η s ρ r ü c h e ;

1. Verwendung von Gemischen, be s.«t e h e η d aus (1) Plastisolen und (2) Mischpolymerisaten aus SiO^, /ρ-Einheiten und Einheiten der Formeln : . '

und/oder

worin Q einen Rest mit einer löslichmächenden Gruppe bedeutet, welcher das Mischpolymerisat mit dem Plastisol verträglich macht, und worin das Verhältnis von SiO₂, /p-Einheiten zu der Summe von (CH^)^SiO-, /₂~ und Q(CH-^)₂SiO₁ /p-Einheiten im Bereich von 1 \: O,·. bis 1 : 1,2 liegt, zur Herstellung von offenzelligen SchäumstoffbeSchichtungen auf Substraten.

2. Verviendurig nach Anspruch 1, dadurch gekenn-z e i__. c h η e t, daß die Mischpolymerisate (2) aus SiO₂, /p- und (CH-,)^SiO₁/₂-Einheiten aufgebaut sind.

Verwendung nach Anspruch 1 und 2 zur Herstellung von offenzelligen Schaumstoffbeschichtungen auf Papier.

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