DE1769819C - Verbesserung der Verschweißbarkeit von Polyurethanschaumstoffen - Google Patents

Description

basis, die bei der Schweißtempera!ur hre Elastizität

und Form weitgehend behalten, bringt d eses Verfahren 30 keine Ergebnisse.

Bei Verwendung eines relativ niedrig schmelzenden

Es ist bekannt, bei der Herstellung von Poly- Mischpolyamids als Schweißkleber in der oben v-ethanschaumstoffen. im folgenden mit Pl.iR-Schaum- beschriebenen Art. erreicht man zwar auch bei PoIvstoff bezeichnet, thermoplastische Kunstharze auf urethanpolyätherschaumstoffen gute Ergebnisse, loch Basis polymerer Vinylverbindungen, insbesondere 35 sind solche Kunstharze schwer in den Zellen zu ver-PVC allein oder zusammen mit Weichmachern, in teilen und versteifen bereits in einem sehr geringen Mengen von mindestens 10",,. bezogen auf das Prozer ,atz den Schaumstoff erheblich. Weiterhin Polyol, dem Reaktionsgemisch beizufügen und mit sind die geeigneten Polyamide nur in Form von Lösunzu verschäumen. So hergestellte Schaumstoffe sind gen in organischen Lösungsmitteln, nicht aber in HF-schweißbar. Eine Schwierigkeit dieses Verfahrens 40 Dispersionsform, zugänglich, wodurch zusätzliche liegt darin, den Thermoplastanteil gegrn die lang- Erschwerungen auftreten.

oauernde. hohe Kerntemperatur der Schaumblöcke Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, da.!

bei ihrer Herstellung ausreichend zu stabilisieren. Im offenporiger Schaumstoff auf Polyätherpolyurethan-Rahmen dieser Anregung wird daher weiter empfoh- basis, der mit geringen Mengen Polyvinylidenchlorid ler>, den fertigen PUR-Schaumstcff beispielsweise mit 45 (im folgenden PVDC genannt) oder bestimmten einer Lösung des Kunstharzes zu behandeln. Copolymeren davon, insbesondere auf Acrylsäure-

Weiter ist es bekannt. PL^R-Schaumstoffe auf Ester- oder PVC-Basis, ausgerüstet wurde, hervorragend basis dadurch besser schweißbar zu machen, daß verschweißbar ist. Es hat sich erwiesen, daß bereits Teile der Zellsubstanz mittels alkalischer Mittel her- Mengen von 6 bis 8%, bezogen auf das Schaumstoffausgelost werden. Dieses Verfahren ist sehr auf- 50 gewicht, ausreichen, um haltbare HF-Verschweißunwendig, und der resultierende Schaumstoff wird gen mit Weich-PVC-Folien zu erzielen. Es hat sich in seinen Eigenschaften in unerwünschter Weise, ferner erwiesen, daß die Festigkeit dieser Schweiß· nverändert. gen durch Alterung nicht nachläßt und daß sich die

Es wurde auch bekannt, offenporige oder offen- Schweißverbindungen auch nach langdauernden Temporig gemachte PUR-Schaumstoffe mit erheblichen 55 peraturbelastungen bis zu 90 C nicht verschlechtern Mengen thermoplastischer Kunstharze, mit oder ohne oder öffnen. Weiter hat sich erwiesen, daß die tech-Weichmacher, auszurüsten, wobei diese Kunstharze nischen Eigenschaften des Polyäther-PU-Schaumin Dispersions- oder Plastisolform vorliegen können Stoffs durch die notwendigen kleinen Mengen des unter anschließendem Trocknen und;oder Gelieren. PVDC, das auf den Zellwänden des Schaumstoffes 3ei der nachfolgenden HF-Schweißung umhüllen 60 hpftet, nicht ungünstig beeinflußt werden,
diese Kunstharze das an der Schweißung selbst unbe- Gegenstand der Erfindung ist dementsprechend die

teiligte PU-Gerüst des Schaumstoffes und verschmel- Verwendung von Polyvinylidenchlorid und/oder dessen zen zu einer Schweißnaht. Zur Ausübung dieses Ver- Copolymeren mit Vinylderivaten, die eine Siegelfahrens, das vorwiegend mit Weich-PVC durchge- temperatur von wenigstens etwa 10G⁰C und dabei führt wird, sind Kunstharzmengen von über 40%, 65 wenigstens 60°/_u Vinylidenchlorideinheiten besitzen, bezogen auf das Schaumstoffgewicht, erforderlich, in offenporigem, einschließlich weichelastischem Polyweiche die Eigenschaften des Schaumstoffes sehr ätherpolyurethanschaumstoff zur Verbesserung dessen erheblich und in ungünstiger Weise verändern. Um Verschweißbarkeit.

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Der 71 m Einsatz kommende Schaumstoff kann in Form \on Platten. Bahnen oder Zuschnitten vorliegen, wobei Bahnstärken his etwa 100 mm bevorzugt sind.

Das zur Ausrüstung des Schaumstoffs verwendete PNDC kann als solches, als Copolymeres der genannten Art oder als deren Mischung vorliegen, gegebenenfalls auch unter Misverwendung von üblichen Weichmachern. Bevorzugt werden Copolymere des PVDC mit Acrylsäurederivaten. insbesondere Acrv taten, oder Vinylchlorid mit einem PVDC-Gehait von mindestens 80° ₀. Die Siegeltemperatur des t berzugs daraus SuU über etwa 100'C. bevorzugt bei etwa 140 C Hegen. Die Menge des thermoplastischen Kunstharzes betragt vorzugsweise 3 bis 30 Gewichtsprozent, vorzugsweise 5 bis 20 Gewichtsprozent, jev.eils bezogen auf den nicht ausgerüsteten Schaumstoff. Schon mit Mengen unter 10 Gewichtsprozent Kunstharz werden gute Ergebnisse erhalten.

Bei der Aj rustung des Schaumstoff» wird ··."7UgS weise d;r vorgebildete PUR-Schaumstoff mit einer geeigneten Zubereitung des Kunstharzes behandelt. Das Kunstharz soll bevorzugt in Form einer wäßrigen Dispersion vorliegen, kann aher auch Paste oder Lösung zum Einsatz komn en. Zur Stabilisierung des Kunstharzes können HCl-absnrbierende Zusätze mitverwendet werden, wie dies aus der PVC-Verarbeitung bekannt ist

Die Imprägnierung des Schaumstoffs erfolgt dann in der Weise daß der Schaumstoff durch Tränken. Besprühen. Walken und Einzentrifugieren oder durch Anwendung eines Vakuums i:t der Dispersion bzw. Paste oder Lösung des PVDC oder dessen Copolymeren gleichmäßig durchtränl wird. Das Lösungsbzw. Dispergiermittel verdunstet, während der Schaumstoff mit dem Kunstharzrückstand bis zur Überz.ugsbildungstemperatur des PVDC oder des entsprechenden Copolymeren erwärmt wird.

Derart unter Benutzung der Erfindung hergestellter Schaumstoff kann im HF-Feld unter bekannten Bedingungen in sich, mit anderen schweißbaren Schaumstoffen, mit z. B. schweißbaren Folien, Geweben. Gewirken oder Vliesen oder mit HF-schweißbar ausgerüsteten Oberflächen von z. B. Folien oder Textilien verbunden werden. Die Festigkeit der Schweißverbindung liegt bei sachgemäßer Schweißung im Bereich der Festigkeit des eingesetzten Schaumstoffes. Da der Blockpunkt, d. h. die Temperatur, bei welcher der Schaumstoff nach Belastung in sich verklebt und die Temperaturbeständigkeit der Schweifung von den Eigenschaften des zur Ausrüstung verwendeten Kunstharzes abhängig ist. lassen sich bei entsprechender \uswahl der PVDC-Tvpe bzw. des Copolymeren HF-schweißfähige Schaumstoffe herstellen, deren Te;"-pcraturbeständigkeit im praktischen Anwendungsbereich von Weicli-PVC liegt.

Es ist weiter möglich. Schuiimstoffbahnen aneinander und mit anderen schweißharen Materialien nach einem anderen Schweißverfahren, etwa durch Wärme-

ij impuls-Sehweißung oder in einer rückkühlbaren Formpresse zu verbinden. Hierbei ist es ebenso wie im HF-Verfahren möglich, durch Gestaltung der Form-Backen bzw. Elektroden neben der Schweißnaht eine Trennaht zu erzeugen.

Im Rahmen der Ausrüstung des PL-Schaumstoffs wird erfindungsgemäß vorzugsweise Schaumstoff zunächst mit der Dispersion oder einer Lösung des PVDC bzw. vvenigstens eines seiner Copolv nieren durchgehend getränkt. Die Flüssigphase wird dann

as verdunstet und der Schaumstoff so weit erwärmt, daß die einzelnen i.unstharzteilchen teilweise zusammenfließen und am Schaumstoffgerüst haften. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß es zur Einstellung dieses Zustandes keineswegs notwendig Kt.

die Siegellemperatur des Kunstharzes einzustellen. Schon bei nur mäßig erhöhten Temperaturen tritt dieser Vorgang des teilweisen Zusammenfließens der Schaumstoffteilchen und das Festhaften dieses Überzuges an dem PUR-Schaumstoff gerüst fin. Der auf diese Weise präparierte PUR-Schaumstoff kann dann in konventioneller Weise weiterverarbeitet werden.

Der Vorteil der Vervendm.g von PVDC oder seinen Copolymeren gegenüber den bis heute praktisch ausschließlich üblichen PVC-Imprägnierungen liegt vor allem in der größeren Abrißfestigkeit der Schweißnaht, insbesondere nach der Alterung (24 Stunden bei 90 C). Diese Verhältnisse werden aus den folgenden tabellarischen Gegenüberstellungen ersichtlich:

	Abriß nach Alterung	20 Gewichts
Zusammensetzung des Imprägniermittels	24 Stunden, 90 C in kg/ 5 cm Naht/Imprägnierung	prozent
("/„-Gehalt PVC bzw. PVDC)	10 Gewichts
	prozent	3,8
PV DC I Aerylsäurederi vat		3,5
etwa 92% PVDC	2,8
PVDC rein etwa 98° a	3.4	1.3
Weich-PVC 18 °/0 Weich
macher ,	0.4	0,8
Weich-PVC + 33°/0
Weichmacher	0,7
PVC/PVA	1.1

In weiteren Vergleichsversuchen werden 10 mm

starke und mit dem jeweils angegebenen Schweiß- 65 die zum Abriß senkrecht zur Naht bei 50 mm Nahthilfsmittel imprägnierte Polyätherpolyurethanschaum- breite erforderliche Kraft bestimmt. Diese Bestimstoffstreifen gegen eine Weich-PVC-Folie HF-ver- mung erfolgt vor einer Alterung und nach einer, schweißt (0,7 A, 3.2 KV, 10 Sek.). Anschließend wird Alterungsbehandlung über 24 Stunden bei 90⁰C.

	Schweißhilfsmitlel,	Abriß (kg)	nach Alterung
Schweißhilfsmitlel	bezogen auf Schaumstoff	(A = Schaumstoff reißt neben der Naht)	1,7 bis 2,0 2,7 bis 3.0 3.4 bis 4,7 A 3,7 bis 4,3 A 4.2 bis 5.3 A
	Gewichtsprozent	vor Alterung	3,0 bis 3,2 3,9 bis 4,0
PVDC/Acrylsäureester-Copolymerisat mit etwa 8% Acrylatgehalt (Schaumstoffraumgewicht 18)	5 10 15 20 30	1,8 2,7 bis 2,9 2,6 bis 2,9 2,5 bis 4,4 A 3,6 bis 4,3 A	1.0 bis 1,6 A 1,4 bis 2,1 A
PVDC/Acrylsäureester-Copolymerisat mit etwa 15% Acrylatgehalt (Schaumstoffraumgewicht 25)	20 30	3,6 bis 4,0 4,5 bis 4,8	0,7 0.8 bis 0,9 l,0A
PVC + 18% Weichmacher (Schaumstoffrau mgewicht 25)	10 20 30	1,9 bis 2,2 A 2,0 bis 2,6 A 2,3 bis 3,6 A
PVC r- 33% Weichmacher (Schaumstoffraumgewicht 25)	UJ K) >-> O O O	1,7 bis 1,8 1,9 ^s 2,2 2,0 bis \\

Die Überlegenheit der Ergebnisse beim Arbeiten mit den gemäß der Erfindung imprägnierten PU R.Schaumstoffen ist aus dem Vergleich der Zahlenwerte ersichtlich.

Beispiel 1

Eine Platte 1200 · 600 · 5 mm aus einem offenporigen Polyäther-PUR-Schaumstoff mit einem Gewicht von etwa 100 g wird mit dem gleichen Gewicht einer 10%igen Dispersion eines PVDC-Acrylsäure-Copolymeren mit einem PVDC-Gehalt etwa 90°/₀ gleichmäßig getränkt und bei 100⁰C getrocknet. Der erhaltene, ausgerüstete Schaumstoff wird zwischen einer Weich-PVC-FoIie und einer HF-schweißbar lackierten Pappe in der entsprechenden Form verschweißt, so daß die Innenverkleidung einer Autotür entsteht.

Die Schweißnähte haben eine Abreißfestigkeit von über 600 ρ in Nahtrichtung bei 2 mm Nahtbreite und verlieren diese Festigkeit nicht nach einer künstlichen Alterung von 24 Stunden bei 80⁰C.

Als HF-klebende Schicht auf der Pappe wurde ebenfalls eine Beschichtung mit einem PVDC-Copolymeren gewählt.

Beispiel 2

Eine Bahn von 20 mm Stärke aus offenporigem Polyäther-PUR-Schaumstoff mit einem Raumgewicht etwa 25 kg/m³ wird mit einer 15°/_oigen Dispersion eines PVDC-PVC-Copolymeren mit einem 70°/₀igen PVDC-Anteil getränkt und zwischen Walzen so weit s>5 abgequetscht, daß eine Restmenge entsprechend 12°/₀ Kunstharz, bezogen auf das Schaumstoffgewicht, in der Bahn verbleibt. Der imprägnierte Schaumstoff wird bei 100⁰C getrocknet und zwischen zwei Weich-PVC-Folienbahnen im HFFeId in einer Stuhlkissenform mit Abquetschkanten fortlaufend verpreßt.

Man erhält so aus fortlaufendem Material Kissen, die entsprechend der Ausführung der HF-Form auch steppnahtähnliche Verzierungen und ähnliches erhalten können.

Beispiel 3

Eine 60 mm starke Platte aus Polyätherpolyurethanschaumstoff mit einem Raumgewidit etwa 18 kg/m³ wird mit einer 30°/₀igen Dispersion eines PVDC/ PVC-Copoiymeren mit einem PVDC-Gehalt von 70% getränkt und so abgequetscht, daß etwa 25% des Harzes, berechnet auf das Schaumstoffgewicht, zurückbleiben. Nach dem Trocknen bei 4-80"C erhält man eine weichelastische, ausgezeichnete HF-schweißbare Schaumstoffplatte.

Verschweißt man diesen Schaumstoff zwischen zwei entsprechend bedruckten Weich-PVC-Folien unter Formelektroden mit Abquetschkanten, beispielsweise in der Form einer Puppe oder eines Spieltieres, so erhält man in einem Arbeitsgang plastisches, abwaschbares Spielzeug.

Die mit dem oben beschriebenen Schaumstoff hergestellten HF-Verbindungen haben eine vorzügliche Abreißfestigkeit, die über 1 kg/iaufender Zentimeternaht bei senkrechtem Abriß liegt.

Claims (3)

diesem Nachteil wenigsten* teilweise zu begegnen. „.,,„..„„,;■ ,... hat man versucht, an Stelle einer reinen Weich-PVC- 1 K Paste eine treibmittelhaltige Paste in den Schaumstoff einzuarbeiten und zu gelieren und anschließend in

1. Verwendung von Polyvinylidenchlorid und 5 den Zellen aufzuschäumen, wodurch eine bessere oder dessen Copolymeren mit Vinylderivaten, die Haftung und bessere physikalische Werte resultieren eine Siegehcniperatur voii wenigstens etwa 100 C sollen. Da es jedoch schwierig ist, eine dickere Schaumund dabei wenigstens 60" ₀ Vinylidenchloridein- stoffschichi gleichmäßig auf die erforderliche hohe heilen besii'.en. in offenporigem, einschließlich Temperatur aufzuheizen, beschränkt sich, dieses Verweich-elastischem Polvätherpohurethanschaum- io fahren im wesentlichen auf eine oberflächliche Bestoff zur Verbesserung dessen Verschweißbarkeit. hand'ung.

2. Verwendung nach Anspruch 1. dadurch ge- Bekannt ist es schließlich, offenporige oder offenkennzeichnet, daß al> Copolymere des Polyvinyl- porig gemachte PUR-Schaumstoffe mit beschränktei; idenchlorids solche mit Acrvlsäurederivaten b/.w. Mengen (etwa 10 bis 30⁰Z₀, berechnet auf das Schaummit Vinylchlorid verwendet werden, die zweck- 15 stoff gewicht) an polymeren Vinylverbindungen, wie mäßigerweise wenigstens SO⁰',, Vinylidenchlorid- Polyvinylacetat und PVC. in Form von Lösungen, einheilen enthalten. Dispersionen αέ-r Plastisolen zu tränken und zu

3. Verwendung nach Ansprüchen 1 und 2. da- trocknen und/oder zu gelieren. Bei d .r nachfolgenden durch gekennzeichnet, daß das Polyvinyliden- HF-Schweißung verkleben diese Kunsiharze das chiorid und euer dessen Copolymere, gegebenen- 20 ziü-ammengeprei'ae ^c-chaumstoffgerüst in der Ar; falls zusammen mit üblichen Weichmacherr., in eine« Schmelzkleber und verkleben auch beigelegte Mengen von 3 bi> ?0 Gewichtsprozent, \orzugs- Folien und ähnliches mit der Naht. Dieses Verfahren weise 5 bi- 20 Gewichtsprozent, bezogen „uf das ist bei Schaumstoffen auf Poiyesterbasi:>, die ihrerseits Gew icht des Nchweißhilfsmittelfreien Schaumstoff*. bei der üblichen Schweibterr.peraiur im Nahibereic!, verwendet werden. 25 bleibend ν .-rformen, brauchbar, sofern von den

Nähten keine Temperaturbeständigkeit erwartet wird. Bei Einsatz vor. Pl R-Schaumstoffen auf !'oKäthcr-