DE1769217A1

DE1769217A1 - Elastisches,zellfoermiges Polyurethan-Verbundgebilde und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE1769217A1
Application number: DE19681769217
Authority: DE
Inventors: Triolo Rocco Peter
Original assignee: Scott Paper Co
Current assignee: Kimberly Clark Tissue Co
Priority date: 1968-04-03
Filing date: 1968-04-22
Publication date: 1970-10-22
Also published as: GB1227124A; FR1574789A

Description

2 2. APR. 1353

Industrial Highway at Tinicum Island Road, Pa., V.St.A.

Elastisches, zellförmiffes Polyurethan-Verbundgebilde und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft "biegsame Polyurethanmassen, insbesondere unter Gewährleistung gesteuerter Druck-Biegeeigenschäften durch entsprechend mit Füllmittel versetzte Elastomerstoffe modifizierte Polyurethan-Schaumstoffe, sowie ein Y erfahr en zur Herstellung der elastomeren Materialien,

Es sind bereits zahlreiche Verfahren zur Erzielung ergänzender Druck-Biegeeigenschaften bei verschiedenartigen Werkstoffen vorgeschlagen worden. Bei einem derartigen Verfahren wird ein Vorpolymer-Polyurethanüberzug verwendet, welcher anschließend zwecks Erzielung der gewünschten EIast i zität mit einem Ämin oder einem organischen Poly öl umgesetzt wird. Das Amin oder organische Polyal ist im allgemeinen bifunktiontllt so daß der Vorpolymer-Kunstharzüberzug polymerisiert wird* ,,. ■-

Ein aateres bekanntes Verfahren besteht, darin, daß zunächst ein© Diajnin- oder Polyollösiang auf die zu beiiandelnd© Unter«

- a

lage aufgebracht wird, danach diese lösung getrocknet und anschließend ein isocyanat*-endständiges Polyester^Polyurethanharz aufgebracht wird, Hierauf kann dieser Überzug mit einer zweiten Biaminlösung behandelt werden, die mit restlichen Isocyanatresten reagiert.

Koch ein anderes Verfahren zum Überziehen von Textilstoffen besteht darin, daß diese Stoffe zunächst mit Wasser, einem aliphatischen Diamin oder einem aliphatischen Aminoalkohol ~ imprägniert werden, danach das imprägnierte Ilateria^ mit einem isocyanatmodifizierten Polyester überzogen v/ird, wobei die Isocyanatgruppen die Eeaktionspartner darstellen, und anschließend durch Polymerisation des isocyanatmodifizierten Polyesters mit Kettenverlängerern, wie Äthylendiamindampf oder Äthylenoxyd, ausgehärtet v/ird.

Es ist auch ein Verfahren bekannt, bei dem ein polymeres Glykol mit überschüssigem loluoldiisocyanat und Wasser P umgesetzt und das erhaltene Kunstharz in Gegenwart eines Diisocyanats gemahlen wird, Die so erhaltenen Produkte sind jedoch schwer zu verarbeiten, da sie durch !lösungsmittel gelöst oder gestreckt werden müssen, bevor sie auf eine Oberfläche aufgebracht werde» können, auf der sie sohließ-« lioh nach Verdampfen de« ItösungSKittels ausgehärtet werden könne«.. ■

„ 3 BAD ORIGINAL

Im allgemeinen besitzen alle vorgenannten Verfahren eine Reihe von Nachteilen bezüglich der Verarbeitung des Überzugs, wenn dieser auf ein weiches Gebilde,wie Polyurethan-Schaum, aufgebracht wird. Eine dieser Schwierigkeiten besteht in der Handhabung der Diamindämpfe, die eine beträchtliche Luftverunreinigung verursachen, wenn man nicht auf strengsten Abschluß und Handhabung an einem gut entlüfteten Ort achtet. Der Fachmann weiß recht gut, daß die Handhabung solcher Dämpfe gesundheitliche Risiken und wirtschaftlichen Aufwand erfordert. In ähnlicher Weise wirft auch die Verwendung von Iiösungsmitteln und ihre anschließende Entfernung die gleichen Schwierigkeiten bezüglich Luftverunreinigung und Abschluß des Arbeitsorts gegenüber seiner Umgebung auf. Ein weiteres Problem bei den herkömmlichen Verfahren ist darin zu suchen» daß das Elastomer schwierig auszuhärten ist. Beispielsweise muß das polyisocyanat-endständige Kunstharz nach seiner Behandlung und Umsetzung mit einem aliphatischen Diamin in eine beheizte Zone Überführt werden, wo die weitere Umsetzung von freigesetzten oder übriggebliebenen Isocyanatgruppen zur endgültigen Aushärtung des Überzugs führt. Bei der praktischen Ihmjhftihrung dieses letztgenannten Verfahrens sind außerdem weitgehend wasserfreie Bedingungen einzuhalten, um die flüssige Kunstharzmasse ziemlich gleichmäßig durch die Gellulosestruktur des Polyurethanschaums hindurch ζμ

009843/1915

dispergieren. Eine weitere Schwierigkeit des letztgenannten Verfahrens besteht in der außerordentlich kurzzeitigen Verarbeitbarkeit der Überzugsmassen,

Es hat sich nunmehr herausgestellt, daß ein übei^ziehen von PolyTirethanschäumen, wie Polyester-, Polyäther- und dgl. Schäumen, mit einer Masse, wie Polyätherharz oder Polyesterharz - mit oder ohne Füllstoffen, wie Bariumsulfat, Cälciumcarbonat oder Phosphaten - einen beträchtlichen Fortschritt, bringt, wobei das Polyäther- oder Polyesterharz innig mit einem Polyisocyanat vermischt wird. Füllstoffe mit einer Teilchengröße unter 100 /u sind brauchbar und solche mit einer Teilchengröße unter 20 /u werden bevorzugt. Bei diesem Verfahren dient das aus Kunstharz, Füllstoff und Diisocyanat bestehende Gemisch zum Imprägnieren des Polyurethanschaumstoffs, worauf dieses Vorpolymergemisch weiter polymerisiert, vernetzt und ausgehärtet v/ird, indem es einfach durch eine Dampfkammer geleitet wird. Bei Anwendung dieses Verfahrens werden Polyurethanschaumstoffe mit verbesserten Druck- und Biegeeigenschaften erhalten. Diese Eigenschaften sind höchst wünschenswert zur Schaffung eines elastischen Polyurethanschaumstoffs vergleichweise niedriger Dichte, der aber zahlreiche wünschenswerte physikalische Eigenschaften von Schaumstoffen höherer Dichte besitzt.

009843/1915

Bei der praktischen Durchführung der Erfindung werden die bekannten Polyurethanschaumstoffe verwendet, die beispielsweise in dem Buch von Saunders u.a., "Polyurethanes Chemistry", Teil I (1962) und Teil II (1964), New York, Verlag Inteyscience Publishers, eingehend beschrieben sind und daher an dieser Stelle nicht näher erläutert zu werden brauchen. Im allgemeinen sind sowohl offenzellige als auch netzförmige Gebilde anwendbar, von denen die letzteren beispielsweise in der USA-Patentschrift 3 171 820 ^ beschrieben sind. Von diesen beiden Typen werden die netzförmigen Gebilde bevorzugt. Schaumstoffe mit etwa 5 bis 125 Poren/2,54 cm können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt werden, wobei Schaumstoffe mit etwa 10 bis 100 Poren/2,54 cm bevorzugt werden.

Die bei diesem Verfahren angewandten Vorpolymere vom Äther-Typ besitzen eine 2 oder mehr betragende Funktionalität. Die verwendeten Äther können Molekulargewichte bis etwa 5000 und vorzugsweise von 750 bis 5000 und Äquivalentgewichte bis etwa 2000 aufweisen. Das Vorpolymer wird daraus durch Umsetzung mit einem Isocyanat, beispielsweise einem Gemisch aus Toluol-2,4- und Toluol-2,6diisocyanat oder einem trifunktionellen Phenylenisocyanat hergestellt, bei dem die aromatischen Ringe durch Methylenbrücken verbunden sind, wie es beispielsweise bei dem .

009843/1915

unter der Bezeichnung "Carwinate 390 P" von der Firma Upjohn Co. erhältlichen Stoff der Fall ist. Das Ätherharz wird mit einem Benzoylchlorid-Stabilisator und einem Zinn(ll)· octoat-Katalysator vermischt, danach 5 min lang mit einem Isocyanat durchgemischt, worauf das entstandene Vorpolymer erforderlichenfalls abgekühlt und unter Stickstoff gelagert wird. Der mit dem Yorpolymer zu behandelnde Schaumstoff kann damit imprägniert werden, indem beispielsweise eine Schaumstoff bahn zwischen Walzen hindurchgeführt wird, ura eine gleichmäßige Vorpolymeraufnahme im richtigen Gewichtsverhältnis zu gewährleisten} die Aushärtung des imprägnierten Schaumstoffs erfolgt durch 5 Minuten lange Einwirkung von 100⁰C heißem Dampf. Die bevorzugte Klasse von Polyätherverbindungen ist die der "Polyalkylenätherglykole". Dieser Ausdruck bezieht sich auf Polyalkylenäther mit endständigen Hydroxylgruppen, wie sie gewöhnlich bei der Polymerisation von cyclischen Äthera, wie Alkylenoxyden oder Dioxolan, oder bei der Kondensation von Glykolen erhalten werden. Diese Verbindungen werden zeitweilig auch als Polyalkylenglykole, Polyalkylenoxydglykole oder Polyoxyalkylendiöle oder auch als Ätherpolyole bezeichnet. Sie können durch die Formel HO(RO)_nII dargestellt werden, in welcher R einen Alkylenrest bedeutet und η eine Ganzzahl größer als 1 ist. Die vorhandenen Alkylenreste brauchen nicht sämtlich gleich zu sein. Es können auch Polyglykole verwendet werden, die

009843/1915 "⁷ "

durch Copolymerisation eines Gemisches aus verschiedenen Alkylenoxyden oder Glykolen entstanden.sind. Typische Beispiele für die obengenannten Verbindungen sind PoIybutylenätherglykol, Polyäthylenätherglykol, Polypropylenätherglykol, Kondensationsprodukte aus den beiden letztgenannten, 1,2-Polydimeth.yläthylenätherglykol, Polypropylenätherglykol und Polydecamethylenätherglykol.

Die für die erfindungsgemäße Umsetzung brauchbaren organischen Diisocyanate umfassen die aromatischen, aliphatischen und cycloaliphatischen Polyisocyanate. Beispiele für diese Verbindungen sind 2,4-Iolylendiisocyanat, 2,6-Tolylendiisocyant, 4-Chlor-1,3-phenylendiisoeyanat, 4»4'-Bisphenylendiisocyanat, 1,5-Naphthalindiisocyanat, 1,4-Tetramethylendiiaocyanat, 1,6-Hexamethylendiisocyanat, 1,10-Decamethyiendiisocyanat, 1 ^-Cyclohexalendiisocyanat, 4,4'-Uethylenbis-(cyclohexylisocyanat), 1,5-Tetrahydronaphthalindiisocyanat, Toluol-2,4»6-triisocyanat und 2,4*4·-Triisocyanatodiphenylätherusw. Arylendiisocyanate und von diesen wiederum die 2,,4- und 2,6-Tolylendiisocyanate werden bevorzugt.

Ein anderer bekannter, für die Erfindungsdurchführung brauchbarer Kunstharztyp sind die Polyester. Obgleich die Polyesterharze wegen ihrer in. Vergleich zu den Äthern höhereren Viskosität schwerer su verarbeiten sind,können

009843/1915' ■-

sie dennoch auf dünnen Bahnen angewandt werden, wenn ihre Viskosität einwandfrei eingestellt wird. Die Polyester können Molekulargewichte bis 4000 besitzen, wobei solche mit einem Molekulargewicht von mindestens 750 bevorzugt werden. Sie werden durch Umsetzung von Glykolen, wie Äthylenglykol, 1,2-Propylenglykol, 2,3-Butylenglykol oder 1,6-Hexylenglykol, mit Dicarbonsäuren, wie Adipin-, Pimelin-, Sebacin-, Oxal-, Azelain- oder Phthalsäure oder Decamethylendicarbonsäure, hergestellt und können durch die Formel HO(ROOCR¹COO)_nROH dargestellt werden, in welcher R und R* vom Glykol bzw. von der Dicarbonsäure stammende Kohlenwasserstoffreste bedeuten und η eine Ganzzahl ist, so daß das Molekulargewicht der Verbindung als Ganzes mindestens 750 beträgt. Der durch Umsetzung von Adipinsäure mit einem Gemisch aus Äthylen- und Propylenglykol hergestellte Polyester wird bevorzugt. Die gleichen Diisocyanate, die zur Herstellung von Elastomeren aus den Polyalkylenätherglykolen verwendet werden, sind auch in Verbindung mit Polyestern brauchbar.

Zur weiteren Verbesserung der Polyifethanstruktur durch die neuartigen Überzüge kann das Vorpolymer Füllstoffe enthalten, beispielsweise Bariumsulfat, und zwar normalerweise allgemein in Verhältnis 1:1, doch kann das Verhältnis von Vorpolymer zu Füllstoff auch zwischen 3:1 und 1:3 schwanken.

009843/1915 " ⁹ "

Heben den bereits erwähnten Druclc-Biegeeigenschaften besitzen die erfindungsgemäß hergestellten Produkte auch verbesserte Zug- und Reißfestigkeit.

Die Druck-Biegeeigenschaften erweisen sich im allgemeinen höher bei Verwendung der Esterharz-Vorpolymere als bei Verwendung der Ätherharz-Vorpolymere. Bei letzteren bestimmt die Funktionalität des Äthers die Druck-Biegeeigenschaften. Beispielsweise ergeben trifurftionelle Äther höhere Werte als bifunktionelle Äther. Ester-Vorpolymere bewirken dagegen Änderungen ohne Zusammenhang mit der Funktionalität, wobei keine/Beziehung zu den Druck-Biegeeigenschaft en der Äther zu bestehen scheint.

Im allgemeinen beeinflußt das Isocyanat- Hydroxyläquiva-1ent^verhältnis die Druck-Biegeeigenschaften. So beobachtet man beispielsweise, daß ein Vorpolymer mit einem Isocyanat-Hydroxyl-Verhältnis von 5:1 bis 2:1 und vorzugsweise etwa 4:1 Druck-Biegeeigenschaften aufweist, die es besonders für Teppichunterlagen geeignet machen. Außerdem ist festzustellen, daß eine Erhöhung des Isocyanat-Hydroxylverhältnisses im· allgemeinen eine Verminderung der Viskosität des Vorpolymers bewirkt.

Bei einem Vergleich der mit Vorpolymer imprägnierten Schaum-

- 10 009843/1915

stoffe mit nicht-imprägnierten Schaumstoffen zeigt sich, daß die Ester-Vorpolymere die Druck-Biegelei3tung um iOO Ms 6000$. erhöhen. Äther-Vorpolymere erhöhen die Druck-Biegeeigenschaft durchschnittlich um 100 bis 5700$. Durch Einarbeiten von Bariumsulfat kann die Belastbarkeit bei einem Verhältnis von Vorpolymer zu Bariumsulfat von 1:1 um etwa 30$ verbessert werden.

Hinsichtlich der Zugfestigkeits-Eigenschaften der neuartigen Produkte ist im allgemeinen festzustellen, daß die Esterharze höhere Zugfestigkeitswerte als die Ätherharze ergeben. Beim Esterharz-Vorpolymer zeigte sich, daß ein Kunstharz mit höherer Funktionalität bei hoher prozentualer Aufnahme eine höhere Zugfestigkeit gewähüßistete. Bei Ätherharz-Vorpolymeren war festzustellen, daß die Funktionalität bei hoher prozentualer Aufnahme scheinbar keine Auswirkung auf die Zugfestigkeit hatte, Ätherharz-Vorpolymere wiesen jedoch eine größere Festigkeit für Äther niedrigerer Funktionalität bei niedrigerer prozentualer Aufnahme aus. Ein Vergleich der Äther- und Ester-Kunstharze zeigte, daß in beiden Fällen die Äquivalentgewichte nur eine geringe Auswirkung auf die Zugfestigkeit hatten. Offensichtlich wird die Zugfestigkeit durch die erfindungsgemäß verwendeten Polyester und die erfindungsgemäße Behandlung stark verbessert. Maximale Zugfestigkeit wurde bei einer

- -11-

009843/1915

100 gew.-$igen Aufnahme des Vorpolymers, bezogen auf Schaumstoffgewicht, erreicht.

Ein Vergleich zwischen Ester- und Ätherharz-Vorpolymeren ergab, daß erstere höhere Reißfestigkeiten liefern. Bezüglich der Kunstharz-Punlctionalitat wurde festgestellt, daß im Fall von Ester-Vorpolymeren die Reißfestigkeit um so höher ist, je höher die Funktionalität des Esters liegtj beispielsweise ergeben Triole bessere Eigenschaften als Biole. Im Fall von Äther—Kunstharzen scheint dagegen das umgekehrte zuzutreffen. Betrachtet man die Äquivalentgewichte der Kunstharze, eo werden unregelmäßige Ergebnisse festgestellt. Im Fall von Ätherdiolen ist die Reßfestigkeit um so höher, je niedriger das Ätheräquivalentgewicht ist. Bei Äthertriolen scheint das umgekehrte der Fall zu sein. Außerdem wurde festgestellt, daß sich die Reißfestigkeit sowohl bei Äthern als auch bei Estern mit zunehmendem Isocyanat-Hydroxylverhältnis erhöht.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden anhand von Beispielen näher erläutert, in denen sich Teileangaben - sofern nicht anders angegeben - auf Gewicht beziehen. Diese Beispiele sollen die Erfindung lediglich beispielhaft veranschaulichen und keinesfalls ihren Umfang einschränken.

■ . - 12 -

09843/1915

BADORiGlNAL

Beispiel 1

In diesem Beispiel wird die Herstellung von Polyurethan Vorpolymersystemen und anderen verwendeten Materialien besehrieben.

100 Teile eines Polyäthertriols (Glycerin-Propylenoxyd-Addukt vom Molekulargewicht 3000) wurden mit 0,05 !eilen Zinn(Il)-Qetoat-Katalysator und 0,02 Teilen Benzoylchlorid vermischt. Anschließend wurden 36,7 Gewichtsteile eines etwa 80:20-Isomergemisehes von Toluol·-^,4-diisocyanat und

Toluol-2,6-diisocyanät

("Hylene TM", vertrieben durch die Firma E.I, DuPont de Nemours & Co.) zugemischt und reagieren gelassen.. Dieses Gemisch erwärmte sich etwa 5 Minuten auf maximal 60°C. liach Ablcühlung des Vorpolymers auf 25°0 wurde seine Viskosität gemessen. Diese betrug bei etwa 25°C etwa 2900 cP.

BESTANDTEIL B

100 Teile eines Polyesters (eiki durch die IPirma Witep Chemical Company, Inc., unter der Bezeichnung "Fomrez Ho. 50" vertriebenes Diäthylenglykoladipat) mit folgenden Eigenschaftem

- 13 -

009843/1915

Durchschnittliche Molekulargewichts zahl 2900 -■ 3350

Iquivalentgewicht 1000 - 1150 Hydroxylzahl 49-55

Säurezahl . maximal 2,0 Wassergehalt maximal 0,1$

Durchschnittl. Hydroxylgruppengehalt

je Molekül _: 2,8γ

wurden mit 0,03 Teilen Zinn(II)-öctoat-Katalysator und 0,02 Teilen Benzoylchlorid vermischt. Anschließend wurden 36»7 G-ewichtsteile eines, etwa 80s20-Isomergemisches aus Toluol-2,4-diisocyanat und Toluol-2,6-diisocyanat zugemischt und das Gemisch reagieren gelassen. Innerhalb 5 Minuten wurde eine Höchsttemperatur von 58⁰C erreicht. Fach Abkühlung des Vorpolymers auf 25⁰C wurdeseine Viskosität gemessen, die "bei etwa 25°C 33000 cP betrug.

BESTANDTEIL :ö; i

Als Mllstoff wurde BaSO, verwendet, das durch die DeLore-Abteilung der Firma national Lead Company, St. Louis, USA, geliefert wurde. Die verwendete Type trug die Bezeichnung "Foam A Barytes". *

0 0 984371915

BESTANDTEILE D

Die verwendeten Schäumstoffproben wurden nach der Vorschrift gemäß USA-Patentschrift 3 171 820 hergestellt ütid anschließend mit den zuvor genannten Bestandteilen imprägniert,

Bestandteil D-1: Netzartiger Schaumstoff mit einer Dichte von 0,029 g/enr und einem Durchmesser der Zellflächen von ungefähr 0,4 mm.

Bestandteil D-2: Nicht-netzartiger Schaumstoff mit Zellflächen von etwa 0,4 mm Durchmesser und einer Dichte von 0,032 g/crrr⁵.

Bestandteil D-j5: Nicht-netzartiger Schaumstoff mit einer Dichte von 0,027 g/cirr und einem Zeilflächendurchmesser von 0,25 mm.

w Beispiel 2

Ein 4,3 g schwerer Block des als Bestandteil D-1 in Beispiel 1 beschriebenen netzartigen Schaumstoffs wurde mit 4,3 g Bestandteil A (Beispiel 1) imprägniert und 5 Minuten lang bei 100⁰C mit Dampf behandelt. Sodann wurde die Probe bei 110⁰C 5 Minuten lang getrocknet. Zwei andere Blöcke von etwa

- 15 -

009843/1915

gleichem Gewicht wurden mit etwa 8,6 g bzw. 12j9 g des gleichen Bestandteils A auf ähnliche Weise imprägniert und behandelet. Bezogen auf ihr ursprüngliches Gewicht, enthielten die imprägnierten Schaumstoffe 100, 200 und 300$ Imprägniermittel. Ihre physikalischen Eigenschaften sind in nachstehender Tabelle aufgeführt;

Imprägniermittel (#) 0 100 200 300 Zugfestigkeit (kg/cm²) 2,46 3,02 3,16 3,59 Reißfestigkeit(kg/cm²) " 0,35 0,47 0,53 0,53 Belastbarkeit (kg/cm )
bei einer Biegung von

0,042 0,14 0,25 0,26 bei einer Biegung von

0,08 0,16 0,34 0,39

bei einer Biegung von

0,22 0,46 1,05 1,69

Beispiel 3

Drei Blöcke des ale Bestandteil D-1 (Beispiel 1) beschriebenen netsartigen Schaumstoffs wurden mit Bestandteil B gemäß Beispiel 1 behandelt. Die Proben wurden imprägniert, 5 Minuten lang bei TOO⁰C mit Dampf behandelt und dann 5 Minuten lang bei 110°C getrocknet. Die drei Sehaumstoffblöcke enthielten - bezogen auf ihr ursprüngliches Gewicht

■ . - 16 -

009843/1915

etwa 100, 200 und 300$ des Imprägniermittels. Die physikalischen Eigenschaften sind nachstehend aufgeführt»

Imprägnienaittel (#)	2	O	100	200	43	300	,41
Zugfestigkeit (kg/cm²)	O	,46	3,94	4,	78	5	,78
Reißfestigkeit(kg/cm²)		,35	0,55	O,		O
Belastbarkeit (kg/cm )	O				28		,42
bei einer Biegung von 25$ ti	O	,04	0,14	O,	49	O	,67
50$	O	,08	0,21	O,	34	O	,32
¹¹ 75$		,20	0,35	1,		2
Beisüiel 4

Drei Blöcke des als Bestandteil D-1 (Beispiel 1) beschriebenen netzartigen Schaumstoffs wurden mit einem aus gleichen Gewichtsteilen Bestandteil A und Bestandteil C (Beispiel 1) bestehenden Gemisch behandelt. Die Proben wurden imprägniert, 5 Minuten lang bei 100⁰C mit Dampf behandelt und 5 Minuten lang bei 110⁰C getrocknet. Die drei Schäumstoffblöcke enthielten - bezogen auf Schaumstoffgewicht - etwa 400, 600 und 800$ des ausgehärteten Imprägniergemisches. Die Belastbarkeitseigenschaften sind nachstehend aufgeführt ϊ

- 17 009843/1915

Imprägniermittel ($)	O	400	600	800
Belastbarkeit (kg/cm )
bei einer Biegung von 25$	0,04	0,23	0,28	0,32
« 50$	0,08	0,40	0,60	0,97
¹¹ 75$	0,20	1,73	3-, 23	6,43
Beispiel 5

Ein Block aus dem als Bestandteil D-2 (Beispiel T) beschriebenen Schaumstoffs wurde mit einem Gemisch aus 100 Teilen Bestandteil A und 200 Teilen Bestandteil C imprägniert.

Der Schaumstoff wurde - bezogenauf sein ursprüngliches Gewicht - mit etwa 570$ des Imprägnierungsgemischs imprägniert. Der imprägnierte Schaumstoff würde 2,5 Minuten lang mit Dampf bei 10O⁰G behandelt und 5 Minuten lang bei 110⁰C getrocknet. Gemäß folgender Tabelle wurde hierbei die Belastungsfähigkeit merklich erhöht:

Imprägniermittel ($) 0 570

Belastbarkeit (kg/cm ) '

bei einer Biegung von 25$ · 0,06 0,63

" 50$ 0,08 0,95 "75$ 0,21 3,52

- 18 -

009843/1915

Beispiel 6

Ein Block des als Bestandteil D-3 (Beispiel 1) beschriebenen Schaumstoffs wurde mit einem Gemisch imprägniert, das aus gleichen G-ewichtsteilen der Bestandteile A und C gemäß Beispiel 1 bestand.

Die Imprägnierung des Schaumstoffs erfolgte so lange, bis er - auf sein ursprüngliches Gewicht bezogen - 51Ofi Imprägniergemisch aufgenommen hatte. Der imprägnierte Schaumstoff wurde dann 2,5 Minuten lang bei 100⁰C mit Dampf behandelt und danach 5 Minuten lang bei 110⁰C getrocknet. Die sehr beträchtliche Verbesserung der Belastbarkeit ergibt sich aus folgender Tabelle:

Imprägniermittel ($) 0 510

Belastbarkeit (kg/cm )

bei einer Biegung von 25$ 0,06 0,63

" 50$ 0,08 1,05

¹¹ 75# 0,20 über 6,33

Beispiel 7

Zwei Blöcke des in Beispiel 1 als Bestandteil D-2 beschriebenen Schaumstoffs wurden mit einem aus gleichen Gewichtsteilen an Bestandteil A und C (Beispiel T) bestehenden Gemisch imprägniert.

.·.·..,- - 19 009843/1915

β, ':'<■ 2

Die Schaumstoffe wurden bo lange imprägniert, bis sie 420$ "bzw. 5IO56 des Imprägniermittels aufgenommen hatten. Danach wurden die Schaumstoffblöcke 2,5 Minuten lang bei 100⁰C dampfbehandelt und;dann 5 Minuten lang bei 11O⁰C ausgehärtet. Die Belastbarkeitsdaten sind nachstehend aufgeführt!

Imprägniermittel (>)	^%	0	0	420	510
Belastbarkeit (kg/cm²]	5036 .·	0
bei einer Biegung von	755ε	0	,06	0,56	0,88
. M		,08	" 0,84	'. 1,37
It		,21	2,46	4,57

Als netzartiger Schaumstoff wurde ein solcher mit 65 Poren/ 2,54 cm verwendet, wie er von der Anmelderin erhältlich ist.

Alle Zugfestigkeits-iReißfestigkeits- und Druck-Biegewerte wurden nach den ASTH-Verfahren D1564-54T für die Prüfung von biegsamen Urethan-Schaumstoffen bestimmt.

Die vorstehend beschriebene Dampfbehandlung verursacht eine Polymerisation des. Vorpolymers infolge Kettenverlängerung durch entsprechende üreylenbindungen. Auch tritt an den Urethan- und Ureylen-Bindungen Quervernetzung auf.

- 20 009843/1915

Außerdem kann der Vorpolymer-Überzug auch auf der Schaumstoff-Unterlage polymerisieren. Die Dampfbehandlung bewirkt weiterhin eine gewisse Ausdehnung des Vorpolymers und ergibt anscheinend einen Schaumüberzug auf der Oberfläche der Polyurethan-Unterlage.

Bevorzugt werden Dampftemperaturen von 80 - 150⁰C angewandt. Der mehr bevorzugte Bereich liegt bei 90 - 120⁰C. Bei höheren Temperaturen erfolgt die Aushärtung des Überzugs schnell, so daß das Verfahren eine schnelle Verarbeitung des Polyurethangebildes zuläßt. Selbstverständlich kann die Dampfbehandlung im Chargenverfahren oder kontinuierlich erfolgen. Einer der wesentlichen Vorteile dieses Verfahrens liegt selbstverständlich in der Möglichkeit, die netzartigen Polyurethane dampfbehandeln zu können. Durch diesen Behandlungsschritt werden viele der Störungen hervorrufenden Härtungsreaktionen der herkömmlichen Verfahren ausgeschaltet, bei welchen das Gebilde beispielsweise bei hohen Temperaturen Diamindämpfen ausgesetzt werden muß.

- 21 -

009843/1915

Claims

Patentansprüche

1. Elastisches, zellförmiges Polyurethan-Verbundgebilde, dadurch gekennzeichnet, daß es aus elastischem Polyurethanschaumstoff "besteht, der auf seinen Rippen, Membranen und Knotenflächen einen ausgehärteten Polyurethan-Elast omerüberzug aus einem isoeyanat-endständigen Vorpolymer mit einem Isocyanat-Hydroxyl-ÄquivalentVerhältnis von 5:1 bis 2:1 aufweist, wobei das Vorpolymer bei einer Temperatur von 80 - 150⁰C mit Dampf behandelt wurde, und daß der elastische Polyurethanschaumstoff praktisch offene Zellen sowie einen um 100 bis 6000$ höheren Druck-Biegewert als ein vergleichbares unbeschichtetes Gebilde aufweist.

2. Verbundgebilde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das isocyanat-endständige Vorpolymer aus einem trifunktionellen Polyether mit einem Molekulargewicht von 750 bis 4000 und einem weniger als' 2000 betragenden Äquivalentgewicht hergestellt ist.

3. Verbundgebilde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorpolymer einen feinverteilten anorganischen Füll%off enthält.

009843/1915

- 22 -

4. Verbundgebilde nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff Bariumsulfat ist.

5. Verfahren zur Herstellung eines Verbundgebildes nach
einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Polyurethangebilde mit einem ein Isocyanat enthaltenden Vorpolymer imprägniert und das imprägnierte Polyurethangebilde bei einer Temperatur von 80 bis
15O⁰C dampfbehandelt wird.

009843/1915