DE1925567A1

DE1925567A1 - Poroeser Gegenstand und Verfahren zur Herstellung eines solchen poroesen Gegenstandes

Info

Publication number: DE1925567A1
Application number: DE19691925567
Authority: DE
Inventors: Shoustal James Charles; Mcconnell Albert Lawrence; Triolo Rocco Peter
Original assignee: Scott Paper Co
Current assignee: Kimberly Clark Tissue Co
Priority date: 1968-05-20
Filing date: 1969-05-20
Publication date: 1969-11-27
Also published as: CA934918A; ES148705Y; FR2008942A1; GB1276310A; DE1925567B2; ES148705U; BE733290A; ES367471A1; IT957027B; DE6920236U

Description

Scott Paper Company

Industrial Highway at Tinicum Island Road, 2 β. MAI 1888

pa., v.st.A. 1925567

Poröser Gegenstand und Verfahren zur Herstellung eines solchen porösen Gegenstands

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Schaumstoff produkt en durch Verdichtung des Schaumstoffs ,während seiner Bildung an einem Z_eitpunkt, nach seinem Roh-' bzw. Feuchtpunkt und vor seiner vollständigen Polymerisation sowie das nach diesem Verfahren hergestellte verbesserte Produkt.

Auf dem Gebiet der Herstellung von Polyurethan-Schaumstoffen ist es bekannt,
/einen Körper aus vollständig ausgehärtetem bzw. vernetzten* Polyurethan-Schaumstoff in getrennten Arbeitsgängen zu erwärmen, unmittelbar darauf den derart erwärmten Schaumstoff zwischen erwärmten Platten auf einen Bruchteil seiner ursprünglichen unbelasteten Dicke zu verdichten und anschließend den Schaumstoff im verdichteten Zustand aushärten zu lasser; „ Das auf diese Weise verdichtete, ausgehärtete Polyurethan-Schaumstoff produkt behält seine Konsistenz als aellförmiger Stoff und eignet sich für Isolierzwecke, speziell Schallisolierung, und als Schwingungs-Dämpfmittel. Die beim herkömmlichen Verfahren zur Ermöglichung der Aushärtung des Schaumstoffs im verdichteten Zustand erforderliche Erwärmung kann zur Zerstörung einer beträchtlichen Anzahl der Polyurethan-Bindungen und -Querbindungen führen, die im ursprünglichen

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ausgehärteten bzw. vernetzten Polyurethan-Schaumstoffprodukt vorhanden sind. Obgleich diese Depolymerisation reversibel .ist und während des Aushärtens des Schaumstoffs im verdichteten

Zustand neue Polyurethan-Bindungen und -Querbindungen gebildet werden, ist die Rückformung unvollständig und bewiikfc das Fixierverfahren eine beträchtliche Verschlechterung der physikaiischen Eigenschaften des verdichteten Schaumstoffprodukts. Es ist bereits vorgeschlagen worden, das vorstehend beschriebene Verfahren kontinuierlich durchzuführen, doch würden die iaifalMriiHMiMi wegen des langsamen Verfahrensablaufs erforderlichen großen öfen dieses Verfahren unwirtschaftlich machen. Außerdem könnte durch ein solches kontinuierliches Verfahren nicht die vorgenannte Verschlechterung der Schaumstoff-Eigenschaften beim Erwärmen vermieden werden. Ein besonderer Nachteil der nach dem vorstehend beschriebenen herkömmlichen Verfahren hergestellten verdichteten Polyurethan-Schaumstoffe ist die begrenzte Zugfestigkeit in Richtung der Z-Achse, d.h.· die Zugfestigkeit gemessen in Richtung der Dicke des Schaumstoffs. Zugfestigkeit in Richtung der Z-Achse ist eine bedeutsame Eigenschaft von Schaumstoff, "beispielsweise im Hinblick auf die Verwendbarkeit des verdichteten Polyurethan-Schaumstoffs als Stütz- bzw. Unterlagemittel für wandmontierte Instrumente. Beispielsweise könnte ein Thermometer oder ein Barometer an seiner Rückseite mit einer Fläche einer Lage aus verdichtetem Polyurethan-Schaumstoff verklebt werden. Die andere Fläche der Schäumstofflage könnte dann mit einem druckempfindlichen Klebmittel beschichtet werden, das von einem Trennmaterial bedeckt ist» Derartige Instrumente, lassen sich ohne weiteres montieren,

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indem das Trennmaterial entfernt und der druckempfindliche Klebmittelüberzug gegen eine Wandfläche angedrückt wird. Das Gewicht des Instruments ist bestrebt, die einander gegenüberliegenden

Flächen des Schaurastoffs voneinander zu trennen, wenn eine gute Klebverbindung hergestellt worden ist. Die Fähigkeit des Schaumstoffs, dieser Trennkraft zu widerstehen, ist ein Maß für seine Zugfestigkeit in Richtung der Z-Achse; die herkömmlichen verdichteten Schaumstoffe waren für dieaen Zweck ungeeignet.

Das erfindungsgemäße Verfahren vermeidet die Nachteile des vorstehend beschriebenen herkömmlichen Verfahrens durch Ermöglichung seiner SmA kontinuierlichen Durchführung mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit und ist beim Polymerisations- xma Blähvorgang anwendbar, während welchem der Polyurethan-Schaumstoff anfänglich gebildet wird, unter Lieferung eines Endprodukte mit wesentlich verbesserten physikalischen Eigenschaften gegenüber vergleichbaren Schaumstoffen, die durch Verdichtung und Verfestigung nach dem Aushärten hergestellt worden sind.

erfindungsgemäß erhaltene E_rzeugnie ist ein verdichtetes, zellförmiges Polyurethan-Schaumstoffgebilde mit wesentlich verbesserten physikalischen Eigenschaften im Vergleich zu nach dem Aushärten verdichtetem Polyurethan-Schaumstoff der vorstehend beschriebenen Art und insbesondere verbesserter Zugfestigkeitin Richtung der Z-Achse, verbesserter Scherfestigkeit, verbesserter Reißfestigkeit und verbesserter Zugfestigkeit in Maschinen-Laufrichtung.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine Vielzahl von

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einzigartigen porösen Produkten mit bedeutsamer und wertvoller wirtschaftlicher Anwendbarkeit, beispielsweise als Leder-Ersatzstoffe, hergestellt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist außerdem vorteilhaft auf die Herstellung von verdichteten Polyurethan-Schaumstoffen anwendbar, die mit verschiedenartigen U_nterlagen und Überzügen geschichtet sind, wobei der Schaumstoff zweckmäßig und wirtschaftlich durch eine Vielfalt von faserigen, teilchenförmigen oder bahnartigen Materialien verstärkt werden kann.

Bei diesem Verfahren werden die polyurethanbildenden Reaktionsteilnehmer und das Blähmittel oder die blähmittelbildenden Reaktionsteilnehmer auf eine Blähfläche aiifeebracht und wird der Schaumstoff zwischen seinem Roh- bzw* Feuohtpunkt und der Beendigung der Polymerisation auf ein Drittel seiner Anstiegshöhe oder weniger verdichtet. Die polyurethanbildenden Reaktionsteilnehmer werden anfänglich in P_o ^rm eines vergleichsweise dünnen Films auf die Reaktionsfläche aufgesprüht bzw. darauf verteilt, worauf während des Reaktionsablaüfs bei gleichzeitiger Erz^gung von. aufblähendem Gas durch Umsetzung oder Verflüchtigung das sich aufblähende Gemisch hochzusteigen beginnt, ähnlich wie Brotteig während des Backens hochsteigt« Der Z_eitpunkt der Schaumbildung, an welchem der Anstieg beendet ist, ist der Punkt, an welchem die Bildung und Ausdehnung der Blähgase im wesentlichen beendet ist und der Polyurethan-Schaumstoffkörper sein größtes lotrechtes Maß errebht hat. Dieser Punkt wird als Anstiegspitze bezeichnet· Me in der folgenden Beschreibung benutzten Ausdrücke "Anstiegspitze"

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und "Punkt maximaler Höhe" sind identisch und bedeuten den Anfangszeitpunkt während der Bildung eines Polyurethan-Schaumstoffs, an welchem praktisch keine weitere lotrechte Ausdehnung des Schaumstoffs mehr erfolgt, da die Blähmittel-Freigabe und -Ausdehnung an diesem Zeitpunkt im wesentlichen beendet ist. Es ist zu beachten, daß bei der Herstellung von Polyurethan-Schaumstoffen nur eine sehr geringe waagerechte Ausdehnung auftritt, da die schaumbildenden Reaktionsteilnehmer normalerweise praktisch,, vollständig zwischen einschließenden Seitenflächen verteilt sind. An der Anstigspitze ist die Polymerisation der polyurethanbildenden Reaktionsteilnehmer üblicherweise so weit fortgeschritten, daß die Ve_rdichtung des'Schaumstoffprodukte an oder nach diesem Punkt keine Zerstörung der physikalischen Integrität der zellförmigen Schaumstoffstruktur oder der Zellenverbindung mehr zur Folge hat.

B_ei einigen Schaumstoff-Zusammensetzungen ist jedoch der Schaumstoff am Punkt der Anstiegspitze noch brüchig bzw. zerbrechlich und besitzt keine ausreichende Festigkeit, um beim Anlegen der Verdichtungskräfte seine strukturelle Integrität beizubehalten, wenn er auf ein Drittel seiner größten Höhe oder weniger verdichtet wird. Bei derartigen Zusammensetzungen kann ^f der Schaumstoff erst eine gewisse Z_eit nach Erreichen seiner-Anstiegspitze verdichtet werden, wenn die Polymerisation so ■it weit fortgeschritten ist, daß der Schaumstoff unter Beibehaltung seines einheitlichen Z_ellgefüges beträchtlichen Verdichtungskräften auf ein Drittel seiner größten Höhe oder weniger zu widerstehen vermag. Zum Zweck der Beschreibung .

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soll im folgenden der Ausdruck "Roh- bzw. Feuch.tpunkt" den anfänglichen Punkt bei der.Bildung eines Polyurethan-Schaumstoffs bedeuten, an welchem der Schaumstoff unter B_eibehaltung seines einheitlichen Zellgefüges auf ein Drittel oder weniger seiner größten Höhe verdichtet werden kann· M_eiatens tritt der Roh- bzw» Feuchtpunkt an der Anstiegspitze auf und zeitweilig tat auch nach der Anstiqgspitze.

Erfindungsgemäß wird der Schaumstoff zwischen dem Roh- bzw. Peuchtpunkt und dem Punkt, an welchem die Polymerisation praktisch beendet ist, auf eine nicht mehr als ein Drittel seiner größten Höhe bzw. Dicke betragende Dicke verdichtet, d.h. auf höchstens ein Drittel der Schaumstoffhöhe am Punkt der Anstiegspitze. Der Zeitpunkt, an welchem die Polymerisation beendet ist, schwankt je nach der Schaumstoff-Zusammensetzung und den angewandten Herstellungsbedingungen, wird jedoch zum Zweck der vorliegenden Beschreibung als der Punkt definiert, an welchem eine etwa 100#-ige Rückj—»Bildung des Schaumstoffs bei Anlegung und Aufhebung einer beträchtlichen Druckkraft, durch welche der Schaumstoff auf weniger als ein Drittel seiner größten Höhe zusammengedrückt wird, erreicht wird. Mit anderen Worten, vermag der Schaumstoff nach Beendigung der Polymerisation bei Anlegung und Aufhebung einer beträchtlichen Druckkraft auf einen Schaumstoffkörper, wodurch er auf mindestens ein Drittel seiher ursprünglichen Dicke zusammengedrückt wird, praktisch seine ursprüngliche Dicke wieder anzunehmen.

Nach der auf diese Weise durchgeführten Verachtung bzw. Zusam-

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mendrückung ist es im allgemeinen wünschenswert, den Schaum-

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atoff zu erwähnen, um_tseine endgültige Aushärtung bzw. Vernetzung zu beschleunigen und begünstigen· Insbesondere bei der Herstellung dünner Schaumstofflagen können Wärmeverluste eine annehmbare Aushärtgeschwindigkeit verhindern, weshalb der Schaumstoff vorzugsweise in eine erwärmte Umgebung eingebracht wird, um seine zufriedenstellende Aushärtung bzw. Vernetzung zu gewährleisten·

Die Erfindung ist auf rim Verfahren zur Herstellung von flexiblen bzw. biegsamen Polyurethan-Schaumstoffen anwendbar. Derartige Schaumstoffe fallen in drei breite Kategorien* nämlich steife, halbsteife und flexible Schaumstoffe« Die Grenzen zwischen diesen drei Schaumstofftypen sind fließend, doch kann grundsätzlich geeagt werden, daß die steifen Schaumstoffe am wenigsten auf Druck- und Biegekräfte ansprechen und am wenigsten leicht ihre ursprüngliche Konfiguration wieder einnehmen, wenn die auf sie ausgeübten Druck- und Biegekräfte aufgehoben werden. Die flexiblen Schaumstoffe sind diejenigen, welche sich am leichtesten verformen lassen und welche nach Aufhebung der angelegten Druck— und Biegekräfte am schnellsten wieder ihre ursprüngliche F_orm zurückerlangen. Bei der Herstellung von steifen Schaumstoffen werden herkömmlicherweise meist Triole oder Polyole höherer Funktionalität mit Hydroxyl-Zahlen im Bereich von etwa 350 bis etwa '700 verwendet. Bei der Herstellung von flexiblen bzw. biegsamen Schaumstoffen werden dagegen IMIl herkömmlicherweise Diole und Triole mit Molekulargewichten im Bereich von etwa 1000 - 6500 und mit Hydroxyl-Zahlen Im Bereich von etwa 26 - 170 angewandt. ·

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Bei der herkömmlichen Herstellung von Polyurethan-Schaumstoffen wird ein Polyisocyanat mit einer polyhydroxyhaltigen Verbindung in Gegenwart eines gasförmigen Blähmittels umgesetzt. Das Reaktionsgemisch enthält häufig auch einen Surfaktanten, um den Schaumstoff nach seiner anfänglichen Bildung seine aufgeschäumte F_orm annehmen zu lassen, einen oder mehrere Katalysatoren zur Erhöhung und/oder Regulierung der Umsetzungsgeschwindigkeit und möglicherweise andere passende Additive wie Flammen-Hemmstoffe, beispielsweise Tris-ß-Chloräthylphosphat, (^■■■Vernetzungsmittel, wie Glycol, sowie Weichmacher, Farbstoffe und Antioxydationsstoffe. Das verwendete Polyisocyanat ist herkömmlicherweise ein 80j20-Gemisch der 2,4- und 2,6-Isomere von Toluoldiisocyanat, obgleich auch andere organische Polyisocyanate Verwendung finden können. Herkömmlicherweise ist die polyhydroxyhaltige Verbindung ein Polyester oder ein Polyether. F^jr die Herstellung von flexiblen Polyurethan-Schaumstoffen geeignete Polyäther sind die Polyalkylenoxydäther, wie die Reaktionsprodukte von Äthylenoxyd, PropylenoiCyd, Butylenoxyd, Hexadecylenoxyd, Styroloxyd, Picol4noxyd oder Methylglycid, mit einer zwei oder mehr reaktive Wasserstoffgruppen enthaltenden Verbindung, beispielsweise Giycole wie A'thylenglycol, Diäthylenglycol, Triäthylenglycol und dgl., oder Triole wie Glycerin oder Trimethylolpropan, Pentaerythrit oder Resorcin.

Die bevorzugtesten Polyäther sind Polypropylenoxyi-Addukte, wie Polyprppylenoxyd-Addukte von Glycerin. Wenn erfindungsgemäß Polyalkylenätherglycole angewandt werden, ergeben Verbindungen

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mit Molekulargewichten im B_ereich von etwa 1000 - 6500 niedrige Dichte besitzende Polyurethan-Schaumstoffe und sind.daher für die Erfindung brauchbar«

Wenn ein Polyurethan vom Polyesterpolyol-Typ hergestellt werden soll, können für die Herstellung derartiger Schaumstoffe brauchbare Polyester beispielsweise nach herkömmlichen Verfahren der Kondensations-Polymerisation aus Polyolen und Dicarbonsäuren zubereitet werden. Pfjr die Herstellung von Schaumstoffen niedriger Dichte kann ein Polyesterglycol aus einem Diol, wie Diäthylenglycol, und einer Dicarbonsäure, wie Adipinsäure, zubereitet werden. Zur E_rünö glichung einer .fcaeWernetzung kann eine vergleichsweise kleine M_enge eines Triols, wie Trimethylelpropan, zugesetzt werden.

Das zur Bildung des Schaumstoffs in der polyurethanbildenden Reaktion angewandte Blähmittel wird herkömmlicherweiae durch Umsetzung von Polyisocyanat und Wasser unter Bildung von Kohlendioxyd als Blähmittel hergestellt. Andere brauchbare Blähmittel können aus Fluorkohlenstoffen mit niedrigem, Siedepunkt bestehen, die den polyurethanbildenden Reaktionsteilnehmern zugesetzt und durch die exotherme Wärme der polyurethanbildenden Reaktion verflüchtigt werden. Geeignete Blähmittel mit niedrigem Siedepunkt sind Trichlorfluormethan und~ Methylenchlorid.· ¥\\r die Herstellung von Polyurethan-Schaumstoffen brauchbare Surfaktanten sind die 0_rganosilicone, die üblicherweise in einer M_enge von, bezogen auf das Gewicht der pölyhydrosyhaltigen Verbindung, etwa 0,5 - 1>5$ vorhanden sind.

Katalysatoren, die gewöhnlich zur Beschleunigung der polyure-

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thanbildenden Reaktion eingesetzt werden, sind die organometal-, lischen Verbindungen wie Dibutylzinndilaurat und Zinn<X£}·- octoat oder die tertiären Amine wie H-Äthylmorpholin, ■ Triäthylamin, Triäthylendiamin und Dimethylcyclohexylamin.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden flexible Polyurethan-Schaumstoff zusammensetzungen vom Polyester oder Polyäther-Typ angewandt. Vorzugsweise sind die Schaumstoff-Zusammensetzungen so gewählt, daß sie eine maximale Aufschäumhöhe von etwa 180 mm oder weniger liefern. Bevorzugt werden majfimale Aufschäumhöhen von etwa 76 mm oder weniger. Wenn das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Leder-Ersatzstoff s angewandt wird, beträgt die maximale Aufschäumhöhe etwa 13 mm. Diese Schaumstoffe werden an einem Zeitpunkt zwischen dem Roh- bzw. Feuchtpunkt und, der Beendigung der Polymerisation unter Aufrechterhaltung des Zellgefüges des Schaumstoffs auf höchstens ein Drittel der größten Höhe verdichtet. Vorzugsweise wird der Schaumstoff auf 1/3 bis 1/30 seiner größten Höhe verdichtet bzw. zusammengedrückt. Es erweist sich häufig als wünschenswert, das beschriebene Verfahren bei einer Umgebungstemperatur von etwa 60⁰O oder höher durchzuführen, um eine wirtschaftlich zufriedenstellende Aushärtungsgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten. Bei dünnen Schaumstoffen-, mit einer ursprünglichen oder endgültigen Dicke von etwa 25,4 - 50,8 mm oder darunter ist der Schaumstoff selbst kein guter Isolator, um die Wärme der schaumbildenden Reaktion,-- zu speichern? diese Wärme ist aber notwenig, um die Aushärtung bzw. Vernetzung des Schaunfstoffs aufrechtzuerhalten» Aus diesem

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Grund ist bei diesen dünnen Schaumstoffen die Anwendung von äußerer Wärme wichtiger als bei dickeren Schaumstoffen. B_ei diesen dünnen Schaumstoffen wird nach der Verdichtung eine Umgebungstemperatur von etwa 93⁰O oder mehr, vorzugsweise im Bereich von etwa 93 - 138⁰C, bevorzugt.

Im folgenden ist die Erfindung in Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig· 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur kontinuierlichen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig· 2 eine schematische Darstellung einer abgewandelten Ausführungeform einer Vorrichtung zur kontinuierlichen Durchführung dieses Verfahrene mit einer Einrichtung zur Zufuhr einer Verstärkungsachient und zur Einverleibung derselben in das Schaumstoffprodukt,

Fig. 3 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene schematische Darstellung der Druck- bzw. Verdichtungszone der Vorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 4 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene schematische

Darstellung der Verdichtungszone der Vorrichtung ge-ν maß Fig. 2,

Fig· 5 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene schematische Darstellung einer weiter abgewandelten Ausführungsform der Vorrichtung, bei welcher der obere Druckzylinder ein die Schaumstoff-Oberseite prägendes Prägemuster aufweist, 909848/1297

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Fig. 6 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung von '■ Zugfestigkeitsvergleichen zwischen dem erfindungsgemäßen Produkt und einem herkömmlichen Produkt, ,

Fig. 7 eine graphische Darstellung von Scherfestigkeitsvergleichen für die erfindungsgemäßen Produkte und herkümmliche Produkte und

Fig· 8 eine graphische Darstellung von Zugfestigkeitsvergleichen in Richtung der Z-Achse zwischen den erfindungsgemäßen Produkten und herkömmlichen Produkten.

Gemäß F^g. 1 wird von einer Vorratsrolle H ein flexibles Stützbzw. Unterlagematerial 12 abgespult, auf welches dann an einem Punkt A die schaumbildenden Reaktionsteilnehmer 38 aufgebracht werden. Die D^se 10, über welche diese Reaktionsteilnehmer ausgetragen werden, schwingt quer zur Vorschubrichtung der Unterlagebahn 12, so daß di* Reaktionsteilnehmer in einem sinusförmigen Muster auf die Bahn aufgebracht werden. Wie erwähnt, enthält das schaumb^ldende Reaktionsgemisch herkömmlicherweise ein Polyätherpolyol oder ein Polyesterpolyol, ein Polyisocyanat, Wasser, Katalysatoren, Stabilisatoren, Farbstoffe und dgl. Zusätze. Die obere bzw. Deckbahn 22 wird von einer Vorratsrolle 24 aus zugeführt und läuft über eine Zwischenrolle 26 und eine obere Zumeßrolle 20 herum. Eine oder beide Zumeßrollen 18 und sind mit Hilfe nicht dargestellter herkömmlicher Einrichtungen lotrecht verstellbar, so daß der zwischen ihnen festgelegte Spalt eingestellt werden kann. Die Aufgabe der Zumeß- bzw. Glättrollen 18 und 20 besteht in der gleichmäßigen Verteilung

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des sinus- bzw. wellenförmig aufgebrachten schaumbildfiden Reaktionsgemisches zwischen unterer und oberer Bahn und in der Regulierung der verteilten Menge. Vorzugsweise wird die

katalytische Wirkung der erfindungsgemäß angewandten Zusammensetzungen so geregelt, daß die Schaumbildung der Reaktionsteilnehmer erst dann eintritt, wenn diese zwischen den Zumeßrollen hindurchgelaufen sind. Fach dem Durchlauf durch die Zumeßrollen· 18 und 20 bewegen sich die schaumbildenden Reaktionsteilnehmer über ein kurzes Stück, dessen genaue Länge nicht kritisch ist, und treten in einen die erste Stufe bildenden Aushärtedfen 30 ein, der üblicherweise auf einer Temperatur von mindestens 60⁰C gehalten wird. Dieser Aushärteofen 30 der ersten Stufe ist praktisch vollständig geschlossen,

der
jedoch mit Ausnahme, daß an seinem vorderen und hinteren Ende jeweils ein lotrecht verstellbarer Vorhang zur Festlegung von Spalten bzw. Schlitzen 29 und 31 veränderbarer Breite vorgesehen ist, so daß das Polyurethan^Produkt in den Ofen einlaufen und aus ihm austreten kann. Der Ofen 30 kann mit oberen und unteren Sätzen von nicht dargestellten Heißluft-Heizeinrichtungen üblicher, herkömmlicher B_auart versehen sein. Die Länge des Aushärteofens 30 kann beträchtlichen Schwankungen unterliegen; zweckmäßigerweise besitzt dieser Ofen jedoch eine Länge von etwa 6 m. Die polyurethanbildende Reaktion setzt unmittelbar nach der Aufbringung des Gemisches am Punkt A ein· Sobald die schaumbildenden Reaktionsteilnehmer die Zumeßrollen durchlaufen haben, beginnt die beschleunigte Umsetzung und der lotrechte Anstieg des Reaktionsgemisches/infolge der Bildung von Blähgas, üblicherweise 0O₂*. Wenn die Reaktionsteilnehmer in den

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Ofen einlaufen, verhindert die im Ofen zugeführte Wärme einen Verlust der exotherm erzeugten Wärme zur Aufrechterhaltung "der Reaktionsgeschwindigkeit sowie der Erzeugung und Ausdehnung des Blähgases, ao daß der Schaumstoff in beträchtlichem Ausmaß ansteigt* Gewünsentenfalls kann im Ofen 30 zusätzliche Wärme zugeführt werden, um die Umsetzgeschwindigkeit zu erhöhen und die Erzeugung von Blähgas zu begünstigen. Der Schaumstoff kann hierbei in ?o^{rm der in} ^iS* 1 ^und 2 dargestellten Profile ansteigen· Wenn der Schaumstoff das hintere Ende des Ofens erreicht, hat er normalerweise sein größtes Anstiegsausmaß B erreicht, d.h. den Funkt, an welchem die Erzeugung und Ausdehnung von Blähgasen praktisch beendet ist und der Schaumstoff seine größte lotrechte Ausdehnung erreicht hat. Obgleich die Polymerisation an diesem Punkt noch nicht vollständig beendet ist, ist sie gewöhnlich so weit fortgeschrit-' ten,' daß der Schaumstoff bei Anlegung der Druck- bzw. Verdichtungskräfte, durch welche er auf ein Drittel oder weniger* seiner größten Höhe verdichtet wird, seine physikalische Integrität beibehält und sein Z_ellgefüge nicht zerstört wird. Kurz nach Erreichen des Roh- bzw. Peuchtpunkts tritt der Schaumstoff aus dem Ofen 30 aus und wird zwischen zwei Druck· walzen 32 und 34 auf eine Höhe von höchstens einem Drittel der Schaumstoffhöhe am Roh- bzw. Eeuchtpunkt, nämlich der maximalen Schaumstoffhöhe, verdichtet, worauf er über eine Eintrittsöffnung 33 in einen die zweite Stufe bildenden Aushärteofen 36 einläuft. Wenn der Schaumstoff einmal ΛΛ gemäß fig. 3 durch den Spalt zwischen den Druckwalzen 32 und 34 hindurchgtl»ufen ist» behält .er praktisch βeine Dicke und

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Konfiguration bei, die er unmittelbar nach dem Austritt zwischen den Druckwalzen besitzt, falls jedoch die Verdichtung nach einer wesentlichen Polymerisation erfolgt, ergibt sich eine gewisse Vergrößerung der Schaumstoffhöhe infolge seiner Nachgiebigkeit. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die ,plastische Rückstellkraft ies Schaumstoffs um so größer ist, je weiter die Polymerisations-Reaktion gegen;", ihr Ende hin fortgeschritten ist. Der verdichtete Schaumstoff läuft in den zweiten Aushärteofen 36 ein, welcher etwa viermal so lang ist , wie der Ofen 30 der ersten Stufe und der ebenfalls obere und untere Reihen von Zwangsluft-Heizeinrichtungen enthält oder mit dielektrischen, oder Hochfrequenz-Heizeinrichtungen ausge-

rüstet sein kann. Der Ofen wird üblicherweise auf einer Temperatur von mindestens 60⁰O und vorzugsweise etwa 93⁰C oder mehr gehalten. Im Ofen 36 werden die Polymerisation und Oaer>Fernetzung des Schaumstoffs praktisch zum Abschluß gebracht, und der Schaumstoff tritt aus dem Ofen 36 über eine Austrittsöffnung

37 aus, wobei die obere Bahn 22 um eine Zwischenrolle 41 läuft und
/zur Wiederverwendung oder späteren Vernichtung auf eine Rolle

42 aufgespult wird. Wenn eine der Bahnen 12 und 22 aus einem Trennmaterial besteht, wird sie von der endgültigen Schaum-

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Stoffbahn abgezogen und zum Verwerfen oder zur Wiederverwendung auf die betreffende Rolle 44 bzw. 42 aufgespult. Ersieht- licherweise kann bei Verwendung eines wiederverwendbaren Trennmaterials in diesem Verfahren ein ununterbrochenes bzw. endloses Band dieses Materials zur ständigen Viederverwendung fortlaufend vom Auslauf- zum Einlaufende geführt werden. Die endgültige, verdichtete Schaumstoffbahn 48 wird zum Versand,

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zum Schneiden oder zur Weiterbehandlung auf eine Rolle 46 aufgespult. Die Rollen bzw. Walzen 42, 44, 46, 32, 34, 20 und 18 werden durch entsprechende Antriebseinrichtungen angetrieben,.. , ■die vorzugsweise mit Hilfe von elektromagnetischen Kupplungen und Motoren mit veränderbarer Drehzahl steuerbar sind, so daß die Zufuhr- bzw. Fördergeschwindigkeiten, die Zugspannung der Bahnen 12 und 22 und des Schaumstoffprodukts 48 sowie die Maschinen-F^rdergeschwindigkeit regelbar sind. Im Hinblick auf eine optimale industrielle Regelung kann es wünschenswert sein, eine Gesamt-Regeleinrichtung vorzusehen, um die Relativgeschwindigkeiten bzw. -drehzahlen und -Zugspannungen der jeweiligen Antriebswalzen bzw. -rollen und des geförderten Materials als Ganzes zu steuern« Die verwendete Düse, die Düsen-Schwingeinrichtung, die Trennbänder und die öfen sind sämtlich von bekannter Bauart und stellen keinen Teil der Erfindung dar·

In Fig· 2 ist eine ähnliche Vorrichtung wie diejenige gemäß Fig· 1 dargestellt, die jedoch das zusätzliche Merkmal aufweist, daß ein durchlässiges Verstärkungsmaterial 50 von einer Abspul- bzw« Vorratsrolle 52 zugeführt wird. Dieses Material 50 soll in das endgültige Schaumstoffprodukt eingebaut werden, das auf eine Aufspultrommel 46* aufgerollt wird. Das Material 50 läuft über eine von einer Vorratsrolle 14* abgespulte Stützbahn 12»,worauf die schaumbildenden Reaktionsteilnehmer am Punkt A¹ über eine schwingende Düse 10' auf die Bahn 50 aufgebracht werden, so daß das Reaktionsteilnehmergemisch in Sinus- bzw· Wellenform auf der B_ahn 50 abgelagert wird. Die obere .Bahn 22» -wird von einer Vorratsrolle 24* aus über eine Zwischen-

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rolle 26' zugeführt und an der Quetschwalze 20' über das Reaktionsgemisch gelegt. Das Reaktionsgemisch und die Bahn 50 laufen zwischen den Zumeßwalzen 18' und 20' hindurch, wobei das Reaktionsgemisch an diesem Punkt gleichmäßig über und in das Bahnmaterial verteilt wird; ungefähr an diesem Punkt beginnt die schaumbildende Reaktion.

Die imprägnierte Bahn 50 läuft zwischen oberer und unterer Bahn 22' bzw. 12' durch eine mittels eines bewegbaren Vorhangs lotrecht verstellbare Eintrittsöffnung 29' in einen einzelnen Ofen 30', der mit oberen und unteren Sätzen von Heißluft- ο.dgl. Heizeinrichtungen zur Erwärmung des Schaumstoffs auf eine Temperatur von mindestens etwa 6O⁰C versehen ist, um die Reaktion und die Aushärtung des Schaum., stoffs aufrechtzuerhalten. Auf ungefähr einem Drittel der Länge zwischen Einlaß und Auslaß des Ofens 30' sind lotrecht und in Längsrichtung verstellbare Druckwalzen 32' und 34' angeordnet. Gemäß Mg. 2 tritt beim Einlaufen in den Ofen eine beträchtliche Schaumbildung des schaumbildenden Reaktionsgemisches' auf, die andauert, so daß sich das Profil der Schaumdicke vergrößert, bis etwa am Punkt B¹ die Anstiegsspitze bzw. die maximale Schaumhöhe erreicht ist. Üblicherweise läuft der Schaumstoff unmittelbar nach diesem Punkt, wenn der Roh- bzw. Peucnpunkt auf oder nahe der Anstiegspit-■ ze liegt, zwischen den Druckwalzen 32' und 34' hindurch und wird auf eine weniger als etwa ein Drittel.der maximalen Schaums to ff höhe betragende Dicke verdichtet. Gemäß" den . 2 und 4 ist die untere. Druckwalze 34' lotrecht verstell-

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"bar, so daß beide Druckwalzen gleichmäßigen Abstand vom Querschnitts-Mittelpunkt des Schaumstoffs besitzen. Der Schaumstoff tritt in verdichtetem Zustand aus dem Spalt zwischen den Druckwalzen aus und wird in diesem'Zustand in den nachfolgenden zwei Dritteln der Länge des Ofens 30* ausgehärtet. Nach dem Austritt im ausgehärteten Zustand über eine veränderbare Öffnung 31' aus dem Ofen wird die obere Trennbafcn 22' über eine Zwischenrolle 4-1' auf eine angetriebene Aufspulrolle 4-2' und die untere Bahn über eine Zwischenrolle 43' auf eine A\ispulroile 44' aufgerollt. Die verstärkte Polyurethan-Schaumstoffbahn 48' wird dann zur Verschickung, zum Schneiden, zur Lagerung oder zur Weiterbehandlung auf eine Rolle bzw. Trommel 46' aufgespult.

Das obere und das untere Bahnmaterial besteht üblicherweise aus einem Trennmaterial, d.h. aus einem dünnen flexiblen Material mit geringer Haftfähigkeit gegenüber Polyurethan-Schaumstoff, so daß der Schaumstoff nicht an diesem Material anhaftet und die Trennung dieses Materials vom Schaumstoff auf die in Fig. 1 und 2 dargestellte Weise ohne weiteres und ohne Beschädigung des Schaumstoffs vorgenommen werden kann. Herkömmlicherweise verwendete Trennmaterialien sind Polyäthylen, Polypropylen, Polytetrafluoräthylen oder Mylar-Polyesterfilm; diese Stoffe werden üblicherweise in Form ^von flexiblen Filmen bzw. Folien mit einer Dicke von mehr als etwa 0,13 mm angewandt. Wenn ein Trennmaterial in F_orm eines * endlosen Bands, beispielsweise ein drahtversteiftes Polypro-· pylenband, verwendet wird/ kann die Gesamtdicke dieses Bands

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bei etwa 3,2 - 6,35 mm liegen. E₈ hat sich herausgestellt, daß derartige dünne Trennfolien insbesondere bei einer Dicke von etwa 0,13 - 0,25 mm sehr gut dafür geeignet sind, Unregelmäs-

sigkeiten in der Oberfläche der Druckwalzen, beispielsweise _, der oberen Druckwalze 32", auf die betreffende Oberfläche des der Verdichtung unterworfenen Schaumetoffs zu übertragen« Wenn daher an einer oder an beiden Oberflächen des Schaumstoffs für Dekorationszwecke oder aus funktionellen Gründen eine Prägefläche vorgesehen sein soll, können die obere und/oder die untere Druckwalze mit einem entsprechenden Prägemuster ver-.sehen sein, das auf die betreffende Fläche des Schaumstoffs übertragen wird· In Fig. 5 ist beispielsweise eine Druckwalze 32" dargestellt, deren Oberfläche mit einem Prägemuster versehen ist, das auf die Oberseite des Schaumstoffkörpers 38

48» übertragen werden soll, um ein verdichtetes Produkt mit einer ebenen Unterseite und einer ein dem Muster an der oberen Druckwalze 32" entsprechendes Prägemuster tragenden Oberseite herzustellen· Gewünschtenfalls kann auch eine von den Druckwalzen getrennte Prägewalze verwendet werden. Ee liegt auch innerhalb des Rahmens der Erfindung, das Prägen und Verdichten an verschiedenen Stationen durchzuführen; in jedem Fall erfolgt jedoch das Prägen nach dem Roh- bzw. Feuchtpunkt und vor Beendigung der Polymerisation. Die Druckwalzen 32 und 34 selbst bestehen vorzugsweise aus Hartgummi oder Stahl und sind in nicht dargestellten, herkömmlichen Lagerungen gelagert, so daß sie lotrecht und in Längsrichtung bewegbar sind· Die lotrechte Bewegbarkeit der Druckwalzen ermöglicht- eine Einstellung der Dicke, auf welche der Schaumstoff verdichtet wird* Es hat

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sich
sich gezeigt, daß bei Verwendung von oberen und unteren Prägewalzen von jeweils etwa XMHITHJL 300 mm Durchmesser eine beträchtliche Vielseitigkeit der Anpassung a.n verschiedene An- \fangsdicken des Schaumstoffs und verschiedene Verdichtungsverhältnisse durch einfache Änderung des lotrechten Abstands zwischen den Walzen ergibt. Vorzugsweise ist die untere Druckwalze 34 feststehend und die obere Druckwalze lotrecht verstellbar. Gemäß den Fig. 2 und 4 können jedoch auch beide Druckwalzen lotrecht verstellbar sein, um ein gleichmäßqspres Verdichtungsschema an beiden Seiten des Schaumstoffs hervorzubringen. Die Druckwalzen 32 und 34 sind vorteilhafterweise in Längsrichtung bewegbar, so daß sie zur Verdichtung verschiedener Schaumstoffe an unterschiedlichen Stufen der Polymerisation nach dem Roh- bzw. Feuchtpunkt und vor Beendigung der Polymerisation herangezogen werden können. Der spezielle Zeitpunkt, an welchem die Verdichtung vorgenommen wird, und mithin das jeweilige Ausmaß der Polymerisation, das bei Durchführung der Verdichtung erreicht worden ist, können durch Längsverschiebung der Druckwalzen 32 und 34 variiert werden, wodurch gleichzeitig die endgültigen Eigenschaften des erhaltenen Produkts variiert werden.

Es ist zu beachten, daß Druckwalzen von etwa 300 mm Durchmesser optimale Verarbeitungsmerkmale inbezug auf Zweckmäßigkeit und Vielseitigkeit gewährleisten. Zur Hervorbringung der gleichen Ergebnisse kann eine Anzahl von abwärts geneigten, dicht nebeneinander angeordneten Walzen kleinen Durchmessers verwendet werden. Außerdem kann auch eine zur Führung der oberen Bahn

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angeordnete schiefe Ebene zur Lieferung derselben Ergebnisse angewandt werden. Die W_alzen oder die schiefe Ebene werden vorzugsweise in Verbindung mit einer den Schaumstoff bedeckenden oberen Bahn angewandt, beispielsweise der Bahn 22, um jegliche Ansammlung von Schaumstoff unmittelbar stromauf der Verdichtungseinrichtung zu verhindern..

den in dünner Folienform vorliegenden, vorher erwähnten polymeren Trennmaterialien kann es wünschenswert sein, Papier mit einer Trennbeschichtung als obere und untere Bahn zu verwenden, zwischen denen der Schaumstoff gebildet wird, Derartige Papiere sind im Handel erhältlich, und zwar mit Trennüberzügen in einer Vielfalt von Prägemustern sowie auch ohne derartige Muster. Solche Prägemuster des Trennüberzugs können ohne weiteres auf eine oder beide Oberflächen des Schaumstoffs übertragen werden. S_olche Trennpapiere sind häufig dünner als etwa 0,25 mm. D_a die polymeren Folien jedoch einfacher wiederverwendbar sind, werden diese bevorzugt.

Es kann sich als wünschenswert ereisen, den Schaumstoff auf, unter -oder zwischen einer oder zwei Lagen aus einem Material zu bilden, das mit dem Schaumstoff verbunoSen bzw. verklebt bleibt, um auf diese Weise wirtschaftliche Verwendung zu finden. Wenn beispielsweise das verdichtete Schaumstoffprodukt,! als Teppich-Unterlagematerial verwendet werden soll, kann ein Teppich als untere L_age bzw. Bahn 12 verwendet werden; in diesem F_all kann der Schaumstoff ieeteca** während des Herstellungsverfahrens fest mit dem Teppich verbunden und der Teppich mit « · .

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•dem auf ihn aufgeschichteten Schaumstoff auf die Aufspulrolle 46 aufgerollt werden, um in dieser Form wirtschaftlich verwendet zu werden. Wenn der verdichtete Schaumstoff als Lederersatz Verwendung finden soll, kann qs ebenfalls wünschenswert sein, ein Schuh-Putfermaterial, wie ein Fylongewebe, als einheitlichen Teil einer Schichtung mit dem Schaumstoff zu verwenden. In diesem F_all würde das aus Nylon o.dgl. bestehende Schuh-Futtermaterial als untere Bahn 12 verwendet und während des Herstellungsverfahrens mit dem Polyurethan verbunden bzw. verklebt werden, worauf das so erhaltene Laminat in verbundener F_orm auf die Rolle 46 aufgespult werden würde. Es kann auch wünschenswert sein, sowohl eine obere als auch eine untere Lage mit dem Schaumstoff zu verbinden und anschließend den Schaumstoff auf die bei der Lederherstellung übliche Weise in der Mitte zu spalten, um auf diese Weise zwei Schaumstoffbahnen zu erhalten, die jeweils eine unbeschichtete Fläche und eine mit dem jeweils gewünschten Überzugs- oder Unter lage^jnaterial beschichtete Fläche aufweisen, Ais untere und/oder obere ,!Überzugsflächen kann bei diesem Verfahren eine Vielfalt von gewebten, nicht gewebten, gewirkten und anderweitig hergestellten synthetischen oder natürlichen Lagenmaterialien sowie polymerer Filme und Folien und M_etallfolien mit dem Polyurethan verbunden werden, wenn sie während des Polyure- _ than-H_erstellungsverfahrens in innige Berührung damit gebracht werden.

B_eim vorliegenden Verfahren können Zusammensetzungen verwendet werden, die sich für die Herstellung von flexiblem PoIy-

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urethan-Schaumstoff auf einer herkömmlichen Schaumstoff-Herstellungsmaschine, eignen· Die jeweils angewandte Zusammensetzung sowie die anderen Betriebsbedingungen, wie die Maschinen-V_orSchubgeschwindigkeit, die Aushärtetemperatur sowie der 0_rt und das Ausmaß der Verdichtung variieren je nach der speziellen angewandten Zusammensetzung. Sobald jedoch eine flexible Polyurethan-Zusammensetzung ihren Höh- bzw- Peuchtpunkt erreicht hat, und zwar vor Beendigung der Polymerisation, kann die Verdichtung des Schaumstoffs nach dem beschriebenen Verfahren erfolgen. N_eben den herkömmlichen Zusammensetzungen zur herstellung flexibler Polyurethan-Schaumstoffe kann die Erfindung auch auf gewisse Polyurethan-Schaumstoff-Zusammen= Setzungen angewandt werden, die sich bisher für die Herstellung von flexiblen Schaumstoffen als unbrauchbar erwiesen. B_eim vorliegenden Verfahren verwendbare ^usammensetzungen^ind diejenigen, die normalerweise bei der Herstellung nach einem herkömmlichen Polyurethan-Herstellungsverfahren schrumpfen. Solche schrumpfbaren Zusammensetzungen sind m» diejenigen, bei welchen die Festigkeit der im Schaumstoff bei seiner Bildung auftretenden M_embranen so groß ist, daß sie dem Druck der B^ähgase zu widerstehen vermögen, so daß die Membranen durch die eingeschlossenen Blähgase nicht aufgebrochen werden. In diesem Pail bleibt ein Teil ,der Blähgase in den geschlos- senen Z_elien des Schaumstoffs eingeschlossen, und wenn die Blähgase abkühlen und/oder aus dem Schaumstoff herausdiffundieren, bewirkt der hierbei in den Z_ellen auftretende teilweise Unterdruck ein Schrumpfen des Schaumstoffs. B_eim vorstehend beschriebenen Verfahren hat es sich herausgestellt, ,

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daß die durch die Verdichtung des Schaumstoffs hervorgerufenen Drucke die eingeschlossenen Blähgase einen großen Teil der Z_ellmembranen aufbrechen lassen, so daß die Blähgase entwei-" chan können. Hierdurch werden die bei schrumpfenden Schaumstoff-Zusammensetzungen auftretenden Schwierigkeiten vermie-

für das

den, so daß sich diese Zusammensetzungen/vorliegende Verfahren eignen. Bei jeder beim erfindungsgemäßen Verfahren angewandten Zusammensetzung werden die Z_ellmembranen während der Verdichtung aufgerissen bzw. zerstört. Flexible Polyure- W than-Schaumstoffe sind nach der Herstellung herkömmlicherwei— se offenzellig. Dies bedeutet, daß die einzelnen dodekaedrischen Zellen des Schaumstoffkörpers miteinander kommunizieren, so daß das Endprodukt eine gewisse Porosität besitzt; eine beträchtliche Anzahl von Zellwänden ist jedoch von Membranen des'Polyurethan-Polymeren bedeckt und setzt mithin einem Durchfluß einen beträchtlichen Widerstand entgegen. Es gibt verschiedene nach der Aushärtung anwendbare Verfahren zur Entfernung dieser Z_ellen, beispielsweise durch ätzende Hydro-. lyse der Zellmembranen gemäß USA-Patentschrift 3 171 820 oder durch Explosions-Zerstörung der Zellmembranen gemäß USA-Patentschrift 3 175 025. Das vorliegende Verfahren bewirkt eine hochgradige Vernetzung durch Aufbrechen bzw. Aufreißen der Zellmembranen infolge der Vgrdichtung der eingeschlossenen Blähgase, wenn der Schaumstoff zwischen den Druckwalzen verdichtet wird. Das Ausmaß dieser stattfindenden Selbstvernetzung hängt von der jeweiligen, der Verdichtung unterzogenen Zusammensetzung ab, d.h. von der Festigkeit der Zellmembranen, der Stufe, an welcher die Verdichtung statt-

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findet, nämlich, dem Ablaufpunkt der Polymerisation, und dem Ausmaß der Verdichtung des Schaumstoffs. Es hat sich jedoch » gezeigt, daß beim vorliegenden Verfahren, bei welchem,die Schaumstoff-Zusammensetzungen auf mindestens ein Drittel ihrer maximalen Höhe bzw. Dicke verdichtet werden, eine beträchtliche Zerstörung der Zellmembranen erfolgt, wodurch die Porosität des Endprodukts erhöht wird und einige der erfindungsgemäßen Produkte für Filterzwecke, als poröse L_eder-Ersatzstoffe oder für ähnliche Anwendungszwecke, bei denen Porosität erforderlich ist, brauchbar werden. Hierbei ist zu beachten, daß Leder-Ersatzstoffe gasdurchlässig sein müssen, um den Eintritt von Umgebungsluft in den Schuh, und den Austr'itt von Feuchtigkeit, beispielsweise Ausdünstung, aus dem Schuh zu ermöglichen. Andererseits soll jedoch keine Feuchtigkeit in den Schuh eindringen können, da bei unfreundlichem Wetter Regenwasser eindringen könnte. Wenn das erfindungsgemäße Produkt unter Beibehaltung seines Schaumgefüges auf eine endgültige Dichte von etwa 0,16 g/cm oder dichter verdichtet worden ist, besitzt es erwiesenermaßen eine gute,. Durchlässigkeit für Dampf und Ausdünstung, ist aber undurchlässig für Wassertröpfchen. In dieser B_eziehung kann es häufig wünschenswert sein, das erfmndungsgemäße Produkt mit eingebetteten Verstärkungsmaterialien zu verstärken, beispielsweise mit Fasermatten oder -bahnen, um die Zug- und Reißfestigkeit des Verbundmaterials zu erhöhen. Aus diesem Grund können gemäß den Fig. 2 und 4 verschiedene Faserfcahn-Materialien in die beim vorliegenden Verfahren"verwendeten Zusammensetzungen eingebaut werden. Als Verstärkungsmaterialieri können nicht-gewebte

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. bzw. non-woven Matten aus 'synthetischen oder natürlichen Pasern, wie Rayon, Nylon, Baumwolle und dgl., verwendet werden, während auch gewebte und gewirkte Bahnen aus synthetischen und natürlichen Fasern oder Filme und stranggepresste oder gegossene Kunstharzfolien Verwendung finden können. Es hat sich herausgestellt, daß bei Verwendung eines siebartigen Bahnmaterials durch Änderung der Maschenweite, d.h. der Lockerheit des G_ewebes, die bei der schaumbildenden Reaktion;' auftretenden hydraulischen Kräfte die Materialbahn genau in einem vorherbestimmbaren Abstand zwischen den beiden Flächen des Endprodukts ausrichten, und zwar in Abhängigkeit von der Viskosität der betreffenden, aufgeschäumten Zusammensetzung. Je loolterer die Maschen sind, um so höher kommt die Materialbahn im Endprodukt zu liegen; bei engen M_aschen liegt diese Materialbahn tief im Endprodukt. Selbstverständlich kann aber auch mehr als eine Bahn bzw. Lage in das Endprodukt eingebettet werden, wobei die Art dieses Bahnmaterials ebenfalls variabel ist. Anstelle von Bahnen bzw. Lagen kann es sich als wünschenswert ;.erweisen, dem Endprodukt einzelne Fasern einzuverleiben, die in der Schaum-Düse 10 den Reaktionsteilnehmern zugemischt werden können. Wenn die erfindungsgemäßen Produkte als Dichtungsmittel verwendet werden, kann es vorteilhaft sein, den schaumbildenden,Reaktionsteilnehmern Metall- teilchen zuzugeben, um die Wärmeübertragungs-Eigenschaften des Endprodukts zu verbessern oder ilm Verschleißfestigkeit zu verleihen.Außerdem können auch Polytetrafluoräthylen-Teilchen zur Verbesserung der Schlüpfrigkeit oder Glasteilchen zur Isolierung zugesetzt werden.

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Beim beschriebenen Verfahren wird die Düse 10 vorzugsweise unter einem Winkel gegenüber der unteren Bahn 12 angeordnet, um eine gleichmäßigere Verteilung der Reaktionsteilnehmer auf

der unteren Bahn zu erreichen und die Aufbringung der Reaktionsteilnehmer näher an den Quetschrollen zu ermöglichen. Es liegt jedoch innerhalb des Rahmens der Erfindung, den JOt speziellen Auftragwinkel zu ändern.

Die untere Bahn 12 wird unter eine Zugspannung gesetzt, indem der Antrieb der Aufspulrolle 44 und der Abspul- bzw. Vorratsrolle H entsprechend eingestellt wird, um eine feste Tragfläche zu bilden, auf der sich der Schaumstoff bilden kann. Obgleich es nicht notwendig ist, die schaumbildenden Reaktionsteilnehmer an den Rändern der Bahn 12 einzuschließen, werden vorzugsweise seitliche Einschluß- bzw. Begrenzungsglieder angewandt, um die schaumbildenden Reaktionsterilnehmer an den Rändern der Bfchn 12 zu'begrenzen und hierdurch verbesserte Gleichförmigkeit des Endprodukts zu gewährleisten. Als wahlweise ,.'Möglichkeit können die Seitenkanten der Bahn 12 zur Gewährleistung dieser seitlichen Begrenzung und zur Verbesserung der Gleichförmigkeit des Produkts hochgezogen sein_#

Die Z^meßrollen 18 und 20 besitzen vorzugsweise einen Durchmesser von etwa 100 mm oder mehr, um ihre Steifheit sicherzu- stellen, und sind relativ zueinander lotrecht bewegbar, so daß

Aufnahme der zwischen ihnen festgelegte Spalt zur SEsfetegaHS unterschiedlicher Dicken der oberen und unteren Materialbahn sowie zur Festlegung unterschiedlicher Aufschäumdicken verstellt werden kann. In diesem Z_usammenhang ist zu beachten, daß anstelle der

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Zumeßrollen auch eine Abstreifklinge bzw. Streichleiste oder ein Luftmesser zur Hervorbringung einer gleichmäßigen Verteilung der Reaktionsteilnehmer angewandt werden kann* Die Abspul-

und Aufspulgeschwindigkeit der oberen Bahn 22 wird im allgemeinen so geregelt, daß die Bahn selbst locker bleibt und sich im wesentlichen an den Umriß des Schaumstoffs anpasst und beispielsweise gemäß Pig. 1 auf dem Schaumstoff aufliegt, während dieser während der anfänglichen Schaumstoff-Bildungsstufe ansteigt.

Obgleich das Verfahren vorstehend in Verbindung mit ejnem vor dem Verdichten des Schaumstoffs zwischen den Druckwalzen 32 und 34 durchzuführenden Erwärmungsschritt beschrieben ist, ist diese Erwärmung für das vorliegende Verfahren nicht wesentlich. Im Tall von sehr dünnen Schaumstoffablagerungen, wenn die größte Höhe bzw. D^cke des Schaumstoffs beispielsweise nur etwa 13 mm oder weniger beträgt, ist der Schaumstoff so dünn^, daß Überschußwärme durch Wärmeübertragung an die Umgebungsluft verloren geht, wobei ein großer Teil der Exothermie der Polyurethan-Bildungsreaktion verloren geht und daher nicht· für die F_orführung der Polymerisation zur Verfügung steht. In diesen Fällen kann die Zufuhr von äußerer Wärme wesentlich sein, um das Verfahren industriell durchführbar zu machen, so daß die Polymerisations-Reaktionen mit annehmbarer Geschwindigkeit ablaufen können. Wenn die physikalischen Eigenschaften von Bedeutung sind, ergeben sich bei übermäßigen Wärmeverlusten schlechtere als optimale physikalische Eigenschaften; diese Verschlechterung kann mittels einer erwärmten Umgebungsatmosphäre auf ein Mindestmaß unterdrückt werden. Im allge-

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meinen wird yriiivj jedoch der Schaumstoff in solcher Dicke aufgetragen, daß die Exothermie der schaumbildenden Reaktion gut isoliert ist, wobei die vor der Verdichtung von außen her zugeführte Wärme die Aufschäum-Reaktion weiter beschleunigt und hierdurch höhere industrielle Produktionsgeschwindigkeiten gewährleistet. Wenn der Schaumstoff verdichtet worden ist, ist in jedem Fall eine kleinere Volumenmenge an Blähgas im Schaumstoff enthalten, die als WärmelMerant und als Isolator zur Verhinderung eines Verlusts der Exothermie wirken könnte. Die Speicherung der Wärme ist im Fall von dünneren P_rodukten wiederum wichtiger, bei welchen die Y/ärmeverluste so groß sein können, daß Schaumstoffe mit einer End-Dj_cke von etwa 25,4 mm

oder weniger bei einer Umgebungstemperatur von mindestens etwa 6O⁰C und vorzugsweise zwischen 93° und 138⁰C vorzugsweise in einem Ofen ausgehärtet werden.

Das Ausmaß der Verdichtung des Schaumstoffs kann innerhalb des Rahmens der Erfindung in weitem Bereich schwanken. Im allgemeinen ist es auf dem Gebiet der Herstellung von Polyurethan-Schaumstoff bekannt, daß nach der Verdichtung eines solchen Schaumstoffs die maximal erreichbare Schaumstoffdichte bei Aufrechterhaltung des Zellgefüges des Produkt bei einer Dichte von etwas unterhalb einer solchen entsprechend einem spezifischen Gewicht von etwa 1,21 liegt. Das Ausmaß, bis zu welchem der Schaumstoff erfindungsgemäß verdichtet werden kann, hängt daher von der ursprünglichen Dichte im nicht verdichteten Zustand sowie vom ab» spezifischen Gewicht der.angewandten Schaumstoff-Zusammensetzung ab. w_enn beispielsweise ein Schaumstoff mit einer Dachte von etwa 1,2 g/cnr bzw. einem spezifi-

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sehen Gewicht von 1,2 beim, "beschriebenen Verfahren verdichtet werden soll, darf die Verdichtung nicht mehr als etwa 1/7 der ursprünglichen Dicke fies Schaumstoffs ausmachen, da anderenfalls das verdichtete Endprodukt kein zellförmiger Polyurethan-Schaumstoff mehr wäre. Das Ausmaß der Verdichtung beträgt mithin mindestens 1/3 der ursprünglichen maximalen Höhe bzw. Dicke des Schaumstoffs im Aufschäumverfahren und nicht mehr als das Ausmaß der Verdichtung bei welchem ein Endprodukt mit Zellgefüge erzielt wird, d.h. ein solches mit einer Dichte von

etwa ,.
.i.j,?< iii^/i.i.n i_f2i g/cm oder weniger (75,5 lbs. per cubic foot).

Vorzugsweise wird der Schaumstoff auf eine Dicke im B_ereich von etwa 1/3 bis 1/30 seiner größten Dicke verdichtet. Es ist jedoch zu beachten, daß einige Zusammensetzungen nicht auf eine Dicke von 1/30 der ursprünglichen Dicke verdichtet werden können, da bei einer derartigen Verdichtung das Z_ellgefüge des Endprodukts zerstört werden würde.

Auf dem Gebiet der Herstellung von flexiblen Polyurethan-Schaumstoffen kann eine große Vielfalt von' Faktoren unabhängig voneinander oder in Kombination miteinander variiert wepden, um eine große Vielfalt von Endprodukten unterschiedlicher physikalischer und chemischer Eigenschaften, Porengrößen, Dichten, Gleichförmigkeiten und dgl. zu liefern. Die wichtigsten dieser Veränderlichen sind das spezielle eingesetzte Kunstharz und/oder Isocyanat und die angewandte M_enge desselben, die M_enge des erzeugten Blähgases, die Art und die Menge des Katalysators oder der Katalysatoren sowie die Umgebungstemperatur, unter welcher die Reaktion abläuft. Als weitere Verfahrensveränderliche des vorliegenden Verfahrens sind die

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BAD ORIGINAL

M_enge der pro Flächeneinheit auf die Reaktionsfläche aufgebrachten Reaktionsteilnehmer, der Zeitpunkt der Verdichtung inbezug auf den Roh- bzw. Feuchtpunkt und den B_eendigungspunkt der Polymerisation sowie das Ausmaß der Verdichtung und die endgültige Aushärtetemperatur von B_edeutung. Der Fachmann wird mithin aufgrund seines Fachwissens die bei einem speziellen Herstellungsvorgang einzusetzenden Zusammensetzungen;. und anzuwendenden Bedingungen auswählen. Seine Auswahl wird dabei selbstverständlich durch die verfügbare Ausrüstung, den Preis, zu -welchem das Produkt vertrieben werden soll, und die gewünfchten physikalischen und chemischen Eigenschaften des Produkts bestimmt. Die folgenden Bespiele veranschaulichen jedoch die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei der Fachmann ohne weiteres die Lehren der Erfindung zu befolgen und sein Fachwissen über Schaumstoff-Zusammensetzungen für die Bestimmung der speziellen Zusammensetzungen und Bedingungen imal* innerhalb des Rahmens der Erfindung einzusetzen vermag, um Endprodukte zu erhalten, welche bestimmten wirtschaftlichen Anforderungen entsprechen.

In den folgenden Beispielen sind die einzelnen Reaktionsteilnehmer der Einfachheit halber mit ihren Warenzeichen bezeichnet. Bei diesen Reaktanten handelt es sich um folgende: "Fomrez 50" ist ein Polyesterpolyol vom Glycoladipat-Typ der Firma Witco Chemical Company. "ET-3000" und 'ED-2000¹¹ sind Propylenoxyd-Addukte von Glycerin der £irma Witco Chemical Company. ET-3000 hat ein Molekulargewicht von 3000 und eine Funktionalität von 3, während ED-2000 ein WS Molekulargewicht.

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BAD ORfGINAL

von 2000 und eine Funktionalität von 2 besitzt. "TDI" ist ein 80:20-Gemisch der 2,4- und 2,6-Isomere von Toluoldiisocyanat. "L-520" ist ein durch die Firma Union Carbide Corporation ver-

triebener Organosilicon-Surfaktant. "NEM" ist ein n-Äthylmorphölin, nämlich ein Katalysator für die Polyurethanbildungsund Aufschäum-Reaktionen. Zinn<CH)ioctoat ist ein weiterer Katalysator für die Polyurethanbildungs-Reaktion."F-1058" ist ein Kopplungsmittel der Firma Witco Chemical Company. "Witco-77-86" ist ein Koppler der Firma Witco Chemical Company. B_ei "Dabco" handelt es sich um ein Triäthylendiamin der Firma Hou^dry Process Co. "Moca" ist ein aromatisches Diamin-Aushärtemittel der Firma DuPont. "R-70" ist ein aus polymerisierten Fettsäuren erhaltenes Polyesterharz der Firma Witco Chemical Company. "EL-719" ist ein aus polyoxyäthyliertem Pflanzenöl bestehender Emulgator der Firma'. General Aniline and Film.

Der im folgenden ^benutzte Ausdruck "Index", wie er auf dem Gebiet der Polyurethan-Herstellung gebräuchlich ist, bedeutet das Verhältnis von tatsächlich im Reaktionsgemisch vorhandener Polyisocyanat-M_enge zur theoretischen Polyisocyanat-Menge, die zur Umsetzung mit allen im Reaktionsgemisch enthaltenen aktiven Wasserstoffverbindungen erforderlich ist, multipliziert mit 100.

Beispiel 1

Zunächst wurde von H_and ein Gemisch aus 150 g Fomrez 50, 67^3 g TDI und 11,8 g eines Gemisches aus einem T_eil F-1058, 1 _r5 Teilen 77-86, 3,4 Teilen Wasser und 2,0 Teilen NEM zubereitet,

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BAD ORiGINAL

das dann in einen Kasten von etwa 178 χ 178 χ 127 mm Größe gegossen wurde. Nach' einer Aufschäumzeit* von 5 1/2 min wurden

die Seiten des Kasten geschlitzt bzw. eingeschnitten, worauf , während 20 min
der Schaumstoff/in einer Dornpresse von seiner maximalen Höhe von 159'mm auf eine verdichtete .Höhe von 32 mm zusammengedrückt und hierauf 24 Std. lang bei 110⁰C ausgehärtet wurde. Das so erhaltene Produkt besaß eine Zugfestigkeit von etwa 3,44 kg/cm , eine Dehnung bzw. Längung von 98,3$ und eine Reißfestigkeit von etwa 2,04 kg je 25,4 mm. Der vorstehend benutzte Ausdruck "Aufschäumzeit" bedeutet die Z_eitspanne, die zwischen der Bildung des aufschäumbaren Ggmisch.es und dem B_eginn der Verdichtung des Schaumstoffs verstrich.

Beispiel 2

Nach dem Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde ein gegossener Schaumstoff aus einem Reaktionsgemisch hergestellt, das aus 160 g Pomrez 50, 50 g einer 20$-igen Lösung von Moca ii Fomrez 50, 5 g einer-Kombination von F-1058 und 77-86 im Verhältnis 2:3, 4 g UEM, 6 g Wasser und 92,7 g TDI bestand und einen Index von. 100 besaß. Der Schaumstoff wurde nach einer Aufschäumzeit von 3,5 min von seiner maximalen Höhe von 204 mm

auf eine Dicke von 41 mm verdichtet. D_er Schaumstoff wurde 5 min lang im verdichteten Zustand belassen und dann 24 Std. lang bei 110⁰C ausgehärtet. Er besaß eine Zggfestigkeit von etwa 6,31 kg/cm , eine Dehnung bzw. Längung von 123$ und eine •!Reißfestigkeit von etwa 2,49 kg je 25,4 mm.

Beispiel 3

dem Verfahren gemäß B_ei*spiel 1 wurde eine Schaumstoff-'

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Zusammensetzung aus 15Og Fomrez 50, 3,79 g eines Gemisches aus 'JV1058 und 77-86 im Verhältnis von 2:3, 3,0 g EEM, 5,1 g Wasser und 48,0 g TDI hergestellt, deren Index 75 betrug. Diese Zusammensetzung wurde nach einer Aufschäumzeit von 3 min'von ihrer größten Höhe von 111 mm auf eine Dicke von 4 mm verdichtet. Die Verdichtungszeit betrug 5 min, worauf der Schaumstoff 24 Std. lang bei 110⁰C ausgehärtet wurde. Das so erhaltene

P_rodukt besaß eine Zugfestigkeit von etwa 16,4 kg/cm , eine Längung bzw. Dehnung von 200$ und eine Reißfestigkeit von etwa 18,73 kg je 25,4 mm.

Beispiel 4

Nach dem Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde eine Zusammensetzung aus 75 g Fomrez 50, 1,88 eines Gemisches aus F-1058 und 77-86 im Umekäk Verhältnis von 2:3, 1.5 g NEM, 2,55 g Wasser und 30,3 g TDI zubereitet, deren Index bei 95 lag. Nach einer A-ußschäumzeit von 3,5 m&n wurde der Schaumstoff von seiner maximalen Höhe von 77 mm auf eine Dicke von 2 mm verdichtet und 5 min lang im verdichteten Zustand belassen. Anschließend wurde der Schaumstoff 24 Std. lang bei 11O⁰C ausgehärtet.

Das Endprodukt besaß eine Zugfestigkeit von etwa 27,95 kg/cm , eine Längung bzw. Dehnung von 17$ und eine Reißfestigkeit von etwa 12,16 kg je 25/Φ mm.

Beispiel 5 '

Auf die in.B_eippiel 1 beschriebene Weise wurde eine Zusammen-Setzung aus 200 g des Polyätherpolyols ET-3000, 3,0 g Surfaktant L-520, 6,0 g Dabco und Wasser im Verhältnis von 0,15:2,85, 1,0 g NEM, 0,4 g ZinnCOioctoat und 72,4 g TDI -

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zubereitet, deren. Index 97 betrug. N_ach einer Aufschäumzeit von 3,5 min wurde der Schaumstoff aus seiner maximalen Höhe von 188 mm auf eine Dicke von 7 mm verdichtet und 5 min lang im Verdichtungazustand gehalten. Sodann wurde der Schaumstoff Std. lang bei 110⁰G ausgehärtet. Das ?_rodukt besaß eine Zugfestigkeit von etwa 25,07 kg/cm , eine Längung bzw. Dehnung von 90$ und eine Reißfestigkeit von etwa 5,84- kg je 25,4 mm.

Beispiel 6

Nach dem Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde eine Zusammensetzung aus je 50 g ET-3000 und ED-2000, 1,5 g L-520, 0,15 g Dabco, 2,85 g Wasser, 1,0 g NEM, 37,2 g TDI und 0,4 g Zinn-(]X)~octoat mit einem Index von 115 zubereitet. Nach einer Aufschäumzeit von 2,5 min wurde der Schaumstoff von seiner anfängliehen Höhe von 95 mm auf eine Dicke von 4 mm verdichtet, wobei er 5 min lang im verdichteten Zustand gehalten wurde..Anschließend wurde der Schaumstoff 24 Std. lang bei 11O⁰C ausgehärtet. Das Endprodukt besaß eine Zugfestigkeit von etwa 35,2 kg/cm , eine Längung bzw. Dehnung von 159,5$ und eine Reißfestigkeit von etwa 13,7 kg je 25,4 mm.

Beispiel 7

Die zubereitete Zusammensetzung entsprach derjenigen gemäß Beispiel 6, nur mit dem Unterschied, daß als Polyol 100 g ET-3000 verwendet, kein ED-2000 eingesetzt und 0,3 g Zinn-{jQ^öctdat angewandt κ± wurden» Der Boden des Kastens war mit einem Stück Vinylbahn bedeckt. Nach einer Aufschäumzeit von 3 min wurde der Schaumstoff von seiner maximalen Höhe von 89 mm auf eine Dicke von 5 mm verdichtet. Die Verdichtung dauerte 5 min, worauf der Schaumstoff eine Stunde lang bei 110⁰C ausgehärtet wurde. Der Schaumstoff verband sich gut mit dem Vinyl und ergab ein Produkt, das die vorteilhaften Polster- und Isoliereigenschaften des Schaumstoffs sowie die "^dielektrische Verschweißbarke it des Vinyls besaß.

ι *

Beispiele 8 und 9

dem Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde eine Zusammensetzung

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ORIGINAL—.

aus 100 g ET-3000, 0,3 g ZinnCE)-Oetoat,.1,5 g L-520, 1,o g ESM, 0,8g 20$-iger wässriger Dabco-Lösung, 2,3 g Y/asser und 38,7 g TDI mit einem Index von 100 zubereitet. Im einen Fall wurde der Schaumstoff auf eine 2 mm dicke Unterlage aus eng gewebtem Wollstoff geschüttet und von seiner maximalen Höhe von 10 -mm auf eine Dicke von 2 mm verdichtet, und zwar nach^iner Aufschäumzeit von 7,5 min. Der Verdichtungsdruck wurde 5 min lang aufrechterhalten. Sodann wurde der Schaumstoff eine Stunde lang bei 11O⁰G ausgehärtet. Bei der Messung der Durchlässigkeit des Materials unter Verwendung eines Frazier-Durchlässigkeitsmessers mit einem Druckabfall von 12,7 mm Wassersäule über das Material war der Schaumstoff gegenüber einem

bai . Durchstrom undurchlässig, während einem -gsztz Druckabfall von 25,4 «m Y/assersäule ein Luftdurchsatz von 0,113 Ώ?/πί1τι je 0,09 m Fläche auftrat. Im zweiten Fall bestand der einzige Unterschied darin, daß als Unterlage ein handgesponnenes (homespun) lockeres Gewebe verwendet wurde. In allen anderen Eigenschaften waren die beiden Zusammensetungen und Verfah- ' ren identisch und lieferten gute Schichtungen des Schaumstoffs mit der Unterlage. Im zweiten Fall ergaben die Durchlässigkeitsversuche bei vorheriger Anwendung derselben Größen von Verdichtungsverhältnis, Aufschäumzeit, Verdichtungszeit sowie Aushärtezeit und -temperatur bei 12,7 mm Y/assersäule einen Luftdurchsatz von 0,0232 nr/Wm je 0,09. m Fläche·, und bei 25,4 cm ein Luftdurchsatz von etwa 0,345 mV

je 0,09 m Fläche durch die τ^η"^,_ Durch Änderung der Porosität des Unterlagematerials kann die Porosität des endgültigen Laminats aus der Unterlage und dem Schaumstoff gesteuert werden.

Beispiel 10

Bei der Schaumstoff-Zusammensetzung dieses Beispiels wurden ein Adipat-Vorpolymer in einer M_enge von 142,1 g, EL-719 in einer M_enge von 2 g und 2 g IiEM verwendet. Das V_orpolymer wurde aus 100 g R-70-Adipatharz, 42,1 g TDI, 0,03 g Zinn-CJO-ioctoat und 0,02 g Benzoylchlorid zubereitet. B_ei der ersten Probe wurden 3,0 g Wasser, bei der zweiten P_robe

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3,2 g Wasser und "bei der dritten P_robe 3^,4 g Wasser gsagaaiwa:«iBAg. für die endgültige Zusammensetzung angewandt. B_ei der ersten ' Probe wurde der Schaumstoff nach, einer Aufschäumzeit von 3 min vpn seiner größten Höhe von 80 mm auf eine Dicke von 2 mm verdichtet, 5 min lang unter Verdichtungsdruck belassen und dann 24 Std. lang bei 11O⁰C ausgehärtet. Alle Versuchsverfahren waren dem ersten bezüglich Aufschäumzeit, Dpuck- bzw. Verdichtungszeit sowie Aushärtezeit undl-temperatur gleich, doch wurde die zweite Probe von 79 mm auf 2 mm und die dritte Probe von 87 mm auf 3 mm verdichtet. B_ei der Messung der Durchlässigkeit war das erste Muster bzw. Probe bei einem Druckabfall von 254 mm ^luftdurchlässig. Die zweite ^robe ließ bei einem Druckabfall von 254 mm Wassersäule 0,0963

, luft, ■ ο
m /min/je 0,09 m Fläche und die dritte frobe beim gleichen

, Luft; ρ
Druckabfall 0,362 m /min/Je 0,09 m Fläche durch. B_ei diesen drei Proben waren mit Ausnahme der in der Zusammensetzung vorhandenen Wassermenge alle Bedingungen identisch. Der Durchlässigkeitsgrad läßt sich durch Steuerung der verwendeten Zusammensetzung, beispielsweise durch Änderung ihres Wassergehalts, variieren. Diese Eigenart des vorliegenden Verfahrens zeigt seine spezielle Anwendbarkeit für die H_erstellung von Kunstleder bzw. Liderersatz auf. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß bei Durchführung der Frazier-Durchlässigkeitsversuche bei ähnlichen Schaumstoff-Zusammensetzungen unter Anwendung herkömmlicher Verfahren zur Verdichtung bereits ausgehärteter Polyurethan-Schaumstoffe im allgemeinen eine niedrigere Durchlässigkeit festgestellt wurde.

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9.0 9 8 k 8 /1 2 9 7 BADORJGiNAL

Beispiel 11

Dieses Beispiel veranschaulicht die Anwendbarkeit des vorliegenden Verfahrens auf eine außerordentlich schnell aufschäumende Schaumstoff-Zusammensetzung und, kann nicht für gewöhnliche Herstellungsverfahren benutzt werden. Derartige schnell aufschäumenden Schaumstoffe schrumpfen infolge einer Gasauswanderung aus dem Schaumstoff sowie einer Abkühlung des Gases,· wodurch in den Schaumstoffzellen ein teilweiser Unterdruck erzeugt wird, was zu einem Zusammenziehen und Schrumpfen des Schauinstoffs führt. Beim vorliegenden Verfahren werden durch die Verdichtung 4as die 2_eiienfenster bzw. -wände unter Bildung eines hoch durchlässigen Schaumstoffs aufgebrochen, so daß dem Schaumstoff keine Möglichkeit zur Schrumpfung bleibt« Dieses B_eispiel wurde auf einer kontinuierlich arbeitenden · Maschine und nicht nach dem Chargenverfahren der vorangehenden Beispiele durchgeführt. Die Schaumstoff-Zusammensetzung bestand aus 100 Teilen X109-Kunstharz (Wyandotte), einem Triolätherharz mit 10 bis 30$-iger B_edeckung (capping) mit Äthylenoxyd zur Bildung endständiger primärer Hydroxylgruppen. Das X109 wurde je 100 Teile mit 0,15 Teilen Zinn-. <I£)>octoat, 3,40 Teilen Wasser, 0,5 Teilen Dabco, 1,0 Teilen NEM, 1,5 Teilen L-520 und 56,0 Teilen TDI vermischt. Der Index betrug 120. Diese Zusammensetzung wurde auf einer kontinuierlich arbeitenden Maschine zwischen oberen und unteren Trennbahnen aus 0,15 mm dickem Polypropylen verarbeitet. Das Polyurethan-Schaumstoffgemisch wurde sinus- bzw. wellenförmig aufgebracht und zwischen den -Trennbahnen · gleichmäßig verteilt, indem es durch zwei 0,81 mm weit von-

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BAD ORIGfNAL

einander entfernte^ Quetschwalzen hindurchgeführt wurde. Die Maschinengeschwindigkeit betrug 30,5 m/min und die Reaktionsteilnehmer wurden"mit einer Durchsatzmenge von 5445 g/min auf die Bahn aufgebracht. Die Aufschäumzeit betrug eine Minute. Die anfängliche Umsetzung fand in einem Ofen bei 6O⁰C statt; der Schaumstoff wurde 5 min lang auf eine Dicke von etwa 1,37 mm verdichtet und anschließend 15 min lang bei 11O⁰C ausgehärtet. Das Endprodukt "besaß gleichförmiges Gefüge mit hoher Luf'tdurchlässigkeit und bestand aus einem guten Schaumstoff ohne erkennbare Schrumpfung.

Beispiel 12

Die bei diesem Beispiel verwendete Zusammensetzung bestand

KEM aus 100 Teilen Fomrez 50, 3,5 Teile/je 100 Teile,ZZS 1,0 Teilen P-1058 je .'100 Teile, 1,5 Teilen 77-86 je 100 Teile, 3,4 Teilen Wasser je 100 Teile und 56,0 Teilen TDI je 100 Teile. Der Index betrug 120. Der Zumeßspalt, die Maschinengeschwindigkeit und die Trennmaterialen waren dieselben wie in Beispiel 11. Der Durchsatz betrug 6200 g/min. Der Schaumstoff wurde nach einer Aufschäumzeit von 70 s auf 1,37 mm Dicke verdichtet und eine halbe Stunde lang bei 110⁰C ausgehärtet. Das Verdichtungsverhältnis, d.h. das Verhältnis von ursprünglicher zu WLJi¹U¹I¹:. i'&ja. endgültiger Schaumstoff dicke, betrug 10s1· Diese sehr schnell ΒμΐΒοΐ^ιΐΐηβηάβ Schaumstoff-Zusammensetzung zeigte keinerlei Schrumpfung, und das Endprodukt besaß sehr hohe Durchlässigkeit und gute Gleichförmigkeit.

Beispiel 13
Die bei diesem Beispiel ve*rwendete Zusammensetzung bestand

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BAD ORIGINAL

- " mit,.

• aus 100 Teilen ET-3000 ssÄ, jeweils auf 100 Teile bezogen,

56,0 Teilen TDI, 0,6 Teilen ZinnCHV-OCtoat, 1,8 Teilen ET-3000, 3,8 teilen Wasser, 1,0 Teilen HEM, 0,3 Teilen Dabco und 1,5 Teilen L-520. Diese Zusammensetzung wurde unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 12 verarbeitet, jedoch mit einem Durchsatz von 5350 g/min. Die Aufschäumzeit, betrug 90 Sekunden. Diese schnell aufschäumende,' normalerweise stark schrumpfende Zusammensetzung ergab einen guijen, hoch durchlässigen Schaumstoff, bei welchem der größte Teil der Z_ellwände durch Verdichtung des. Schaumstoffs^ aufgebrochen * worden war, während diese Zellwände noch unvollständig polymerisiert und daher noch weich waren.

Beispiel 14

Folgende Versuche beziehen sich auf durch Lagen aus Nylon-Bahnmaterial verstärkte Polyurethan-Schaumstoffzusammensetzungen. Durch Änderung der Maschenweite des Bahnmaterials kann dessen Lage im Endprodukt entsprechend variiert werden. Bei den folgenden Versuchen bestand die Zusammensetzung aus . ' 100 Teilen Fomrez _%50 mit, jeweils auf 100 Teile bezogen, 3,4 Teilen Wasser, 3,5 Teilen HEM, 1,5 Teilen 77-86, 1,0 Teilen P-1058 und 44,9 Teilen TDI. Der Index betrug 105. Bei allen Versuchen wurde eine kontinuierlich arbeitende Schaumstoff-Herstellungsmaschine mit oberen und unteren Trennbändern aus Polyäthylen von jeweils 0,15 mm Dicke benutzt. Die Schaumstoffmasse wurde sinus- bzw. wellenförmig aufgetragen und durch Passieren durch zwei Quetschwalzen gleichmäßig verteilt. Die Maschinengeschwindigkeit wurde auf etwa 24 m/min eingestellt und der Durchsatz der Reaktions-

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BAD

teilnehmer betrug 6167 g/min. Bei allen Versuchen betrug die Aufschäumzeit 1:25 min und wurde der Schaumstoff zwischen » etwa 1,07 mm voneinander entfernten Stahlwalzen von 305 mm Durchmesser verdichtet; Der Schaumstoff wurde auf gewebte Nylon-Bahnen verschiedener Maschengröße aufgebracht. Eine solche Bahn besaß 76 χ 80, eine zweite 100 χ 70 und eine dritte 63 x 52 Maschen-je' 25,4 mm (count mesh). In allen Fällen wurde der Schaumstoff auf das Bahnmateriäl aufgebracht und wurden die Reaktionsteilnehmer an den Einlaufwalzen in dieses Material hineingerückt. Die endgültige Lage des Verstärkungsmaterials im Schaumstoff hing von der Gewebedichte des Materials ab. Das fera-^-fewrk lockerste Gewebe, nämlich das mit 63 x 52 Maschen, befand sich schließlich an der Oberseite des Endprodukts, während sich das dichte Gewebe mit 100 χ Maschen (je Zoll) an der Unterseite des Endprodukts befand. Das Gewebe mit Zwischengröße besitzenden Maschen befand sich in der Mitte der Höhe des Endprodukts. B_ei diesen Versuchen wurde die Umsetzung in einem Ofen bei einer Temperatur von 60⁰C und die endgültige Aushärtung 6 min lang bei 104 C durchgeführt. Das Verdichtungsverhältnis lag bei 20:1. Bei Anwendung derselben Zusammensetzungen und Bedingungen in Verbindung mit einer versponnenen-(spun bonded) lire 200—» Polyestermatte der Firma DuPont dehnte sich das Polyester während des AufSchäumens zusammen mit dem Schaumstoff aus, . wobei der Schaumstoff über seinen gesamten Querschnitt hinweg mit dem Polyester verstärkt wurde.

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Beispiel 15

Die im folgenden "beschriebene Zusammensetzung wurde zur Schichtung eines verdichteten Polyurethan-Schaumstoffs mit einer rostfreien Stahlfolie von etwa 0,13 mm Dicke verwendet. Die Zusammensetzung bestand aus 100 Teilen ΞΤ-3000 mit, jeweils auf 100 Teile bezogen, 56 Teilen TDI mit einem Index von 120, 0,6 Teilen Zinn(j£)r»octoat, zusätzlichen 1,8 Teilen · ET-3000, 3,8 Teilen V/asser, λ _r0 Teilen IiEM, 0,3 Teilen Dabcö und 1,5 Teilen L-520. Diese Zusammensetzung wurde auf einer kontinuierlich arbeitenden Maschine zwischen 0,15 mm dicken Bahnen aus Polyäthylenfolie verarbeitet und zwischen Quetschwalzen verteilt, die einen Spalt von 0,97 mm Breite festlegten. Der Schaumstoff wurde durch sssat Druckwalzen von 305 mm Durchmesser auf eine Dicke von 1,37 mm ve_rdichtet. Das Verdichtungsverhältnis betrug 10:1 und die Aufschäumzeit 70 s. Die Maschine lief mit einer Ssas» Lineargeschwindigkeit von etwa 24 m/min, während der Durchsatz der Reaktionsteilnehmer 5350 g/min betrug. Das Endprodukt bestand aus einem verdichteten Schaumstoff, der fest mit der Folienunterlage verbunden war.

Beispiel 16

Bei diesem B_eispiel wurde ein verdichtetes Polyurethan-Schaumstoff produkt hergestellt, das mit einer am ausgehärteten Schaumstoff anhaftenden behandelten Mylar-Deckbahn geschichtet ist. Die in der Maschine verarbeitete Zusammensetzung bestand aus 100 Teilen Fomrez 50-Harz mit, jeweils auf 100 Teile bezogen, 44,9 Teilen .TDI, 1,5 Teilen 77-86, 1,0 Teilen

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BAD ORIGINAL

F-1058, 3,5 Teilen NEM und 3,4 Teilen Wasser. Die Trennflächen, zwischen ksssl welche der Schaumstoff geschüttet wurde, bestanden aus 0,15 mm dicken Bahnen aus Polyäthylen. Die obere Bahn war an ihrer Unterseite mit einer Mylar-Schicht bedeckt, so daß anstelle des Polyäthylens das Mylar mit der Oberseite des Schaumstoffs in Berührung stand. Die verteilten Reaktionsteilnehmer wurden gleichmäßig zwischen den Bahnflächen mittels eines Zumeß-Walzspalts von 0,444 mm Weite ausgebreitet und nach einer· Aufschäumzeit von etwa 90 s zwischen zwei Stahlwalzen von 305 mm Durchmesser verdichtet, die zwischen sich einen Walzspalt von 3,1 mm Weite festlegten. Die Maschinengeschwindigkeit betrug 24 m/min und der Durchsatz 6167 g/min. Das Verdichtungsverhältnis lag bei 6:1. Das Endprodukt warein guter verdichteter Schaumstoff, der an seiner Oberseite gleichmäßig mit der Mylar-Deckschicht verbunden war.

Beispiel 17

Die im folgenden beschriebene Zusammensetzung wurde zur Herstellung der Proben benutzt, von welchen die Daten des verdichteten Ausgangsmaterials gemäß den Fig. 6, 7 und 8 erhalten wurden. Diese Zusammensetzung bestand aus 100 T_eilen Fomrez ^O mit, bezogen auf jeweils 100 T_eile, 44,9 Teilen TDI, 3,5 Teilen ICEM, 3,4 Teilen W_asser, 1,5 Teilen 77-86, 1,0 Teilen P-1058 und te 0,25 Teilen P-1, eines Rußpigments. Der Index betrug 105. Diese Zusammensetzung wurde auf einer kontinuierlich arbeitenden Maschine zwischen 0,25 mm dicken Polypropylenbahnen verarbeitet, wobei der Z_umeßspalt auf 0,37 mm B_reite eingestellt war. Der Walzspalt zwischen den einen Durchmesser von 305 mni besitzenden Druckwalzen schwankte'.

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zwischen 6,86 mm '.zur Herstellung eines Produkts einer Dichte

0,091 * , .
von etwa ggiLtä. g/cm und 0,89 nun zur Herstellung eines

dukts einer Dichte von etwa 0,945 g/cm . Die Aufschäumzeiten ' schwankten.je nach dem jeweiligen Arbeitsgang ebenfalls zwischen 60 und 9Q s. Die' Maschinengeschwindigkeit "betrug etwa 24 m/min und der Durchsatz an Reaktionsteilnehmern 6177 g/min. Die Kassen wurden bei etwa 82⁰C ausgehärtet. In diesem Zusammenhang ist erwähnenswert, daß die den Stand der Technik betreffenden Daten in den Fig. 6, 7 und 8 von Schaumstoffen derselben Zusammensetzung wie vorstehend beschrieben, jedoch mit Ausnahme der 3,0 Teile NEM je 100 Teile, bei nach der Aushärtung auf die angegebene Dichte verdichtetem Produkt erhalten wurden.

Beispiel 18

Zur Darstellung der Auswirkungen verschiedener Trennflächen-Temperaturen auf die Hautfläche wurden verschiedene Versuche unter Verwendung der nachstehend beschriebenen Zusammensetzung durchgeführt. Diese'Zusammensetzung bstand aus 100 Teilen Fomrez 50, 46,9 Teilen TDI, 3,4 Teilen Wasser, 3,5 Teilen NEM, 1,5 Teilen 77-86 und 1,0 T_eilen F-1058, Jeweils auf 1oo Teile bezogen. Der Index betrug 109. Die Trennflächen waren 0,25 mm dicke Polyäthylenbahnen. Eine 2,4 πι lange 4Sx Asbestplatte wurde in innige Berührung mit der Außenfläche jeder T_rennflache gebracht, und zwar ab einem etwa 150 mm stromab der 10,9 mm voneinander entfernten Zumeßwalzen gelegenen Punkt. Die obere Platte war eo geneigt, daß die obere PoIy- mit an der Platte anliegender Schaumstoff-Ober*-

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BAD ORIGINAL

seite an dieser Asbestplatte entlanglief, wobei jede Asbestplatte als Wärmehaube für den anliegenden Polyäthylenfilm diente. Die Maschinengeschwindigkeit betrug bei einer Aufschäumzeit von 2 min etwa 1,2 m/min. Die Druckwalzen waren so eingestellt, daß sie den Schaumstoff von einer maximalen Höhe bzw. Dicke von 178 mm auf eine Dicke von 25,4 mm verdichteten. Der Wärmehaubeneffekt der Asbestplatten senkte die Temperatur der Schaumstoff-Oberfläche und führte zur " Bildung einer zähen, undurchlässigen Haut an jeder Außenseite des Schaumstoffs. Fach der ss* Verdichtung wurde der Schaumstoff eine Stunde lang bei 99⁰G in einem Ofen ausgehärtet.

Es ist zu beachten, daß das beschriebene Verfahren auf

maximaler S_chaumstoff-Massen unterschiedlicher/Dicken anwendbar ist, wobei die maximale Dicke u.a. von der M_enge der pro Flächeneinheit aufgetragenen Reaktionsteilnehmer, der erzeugten Blähmittelmenge und der speziellen angewandten Polyurethan-Zusammensetzung abhängt. Das vorliegende Verfahren kann mithin auf Schaumstoff-M_assen angewandt werden, deren maximale Hohe bzw." Dicke zwischen nur etwa Sgäfä 3,2 mm und bis zu etwa 305 mm und mehr liegt. Vorzugsweise wird dieses Verfahren' jedoch in Verbindung mit Zusammensetzungen angewandt, welche eine maximale Höhe bzw. Dicke von etwa 178 mm oder darunter liefern.

"Die Temperatur und die Dauer der Aushärtung des verdichteten Schaumstoffs stromab der Druckwalzen variieren je .nach der speziellen angewandten Zusammensetzung und in der Praxis auch in Abhängigkeit von dar Größe des verfügbaren Ofens.Die

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BAD JÖfif QINAL

Mindest-Aushärtetemperatur bei Anwendung von erwärmten Umge-, bungsbedingongen liegt bei mindestens 6O⁰C. Herkömmlicherweise liegt jedoch die Temperatur für die endgültige Aushärtung bei etwa 93 - 138⁰O bei Verwendung .von Heißluft, während die Zeitspanne, während welcher der Schaumstoff dieser Temperatur ausgesetzt ist, bei Verv/endung von Heißluft im allgemeinen bei etwa 2-6 min liegt. Es ist zu beachten, daß eine Endaushärtung für das Verfahren nicht unbedingt notwendig ist, da praktisch alle Schaumstoffe in ausreichendem Haß exotherme ψ Y/ärme zur vollständigen Aushärtung des Schaumstoffs erzeugen. Es kann auch wünschenswert sein, stromauf der Druckwalzen eine Erwärmung vorzusehen; für diesen Zweck wird eine Umgebungstemperatur von mindestens 6O⁰C bevorzugt. Y/ie erwähnt, ist es in der Praxis wünschenswert, das Verfahren in erwärmter Umgebung durchzuführen, um die Durchführung eines schneilen industriellen Verfahrens zu ermöglichn und optimale physikalische Eigenschaften des Endprodukts zu· erzielen.

W_enn das schaumbildende Reaktionsteilnehmer-Gemisch am Punkt A auf die Unterlage 12 aufgebracht wird, beginnt sofort die polyurethanbildende Reaktion. Wenn jedoch die Gasentwicklung eintritt, bevor das Gemisch die Zumeßwalzen durchlaufen hat, wird die Bildung des Z_ellgefüges durch die Zumeßwalzen zunichte gemacht. Aus diesem Grund wird die Katalyse der Zusammensetzung vorzugsweise so modifiziert, daß der Zeitpunkt, an welchem die Gasentwicklung durch die Wasser-Isocyanat-Reaktion einsetzt, verschoben wird. Die Zeitspanne zwischen dem. Mischen der Reaktionsteilnehmer und der Einleitung der Erzeu- ·

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ι BAD ORIGINAL

gung des Blähgases zum Aufschäumen des Schaumstoffs wird als Fließzeit (cream time) bezeichnet. Durch geringfügige Herabsetzung der Menge des in der Schaumstoff-Zusammensetzung vorhandenen Katalysators kann diese Fließzeit verlängert werden. Bei Verwendung eines Polyesterharzes kann beispielsweise durch Verringerung der M_enge an NEM, Dabco oder einem anderen vorhandenen Katalysator im Vergleich zu einer herkömmlichen Schäumstoff-M_asse die Fließzeit verlängert werden. B_ei Verwendung eines Polyätherharzes ergibt sich eine ähnliche Verlängerung der Fließzeit durch Herabsetzung der M_enge an NEM oder einem anderen eingesetzten Katalysator im Vergleich zu einer herkömmlichen Schaumstoff-Masse. Die spezielle angewandte Katalysatormenge hängt von anderen in Erwägung zu ziehenden Eigenschaften der Zusammensetzung sowie von der Fließzeit

ab« Falls eine verstärkte Katalyse bei entsprechender Verkürzung der Fließzeit gewünscht wird, muß die Maschinengeschwindigkeit erhöht werden, um eine Zumessung bzw. Verteilung des Gemisches nach Beginn des Aufschäumens zu verhindern·

Bei der praktischen Durchführung der Erfindung sollte das kontinuierliche Verfahren mit einer linearen Fördergeschwindigkeit von etwa 1jü m/min oder mehr durchgeführt werden, wobei Produktionegeschwindigkeiten von mindestens 24 bis 36 m/min bevorzugt werden. Zur Gewährleistung derart hoher Pro-~ duktionsgeschwindigkeiten muß die Ablaufgeschwindigkeit der polyurethanbildenden und der gasentwiokelnden Reaktion beträchtlich erhöht werden, damit keine außergewöhnlich langen Produktionsanlagen mit sehr großen öfen angewandt werden müssen und um zu gewährleisten, daß die Polymerisation im wesentlichen

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beendet ist, wenn das Schaumstoffprodukt vom Herstellungsband abgenommen wird. Optimale Polymerisationsgeschwindigkeiten bei vorgegebener Zusammensetzung werden bei einem höhen Verhältnis y6n innerer Wärme im schaumbildenden Reaktantengemisch zur Reaktantenmasse erzielt. Je größer die Höhe der aufgeschäumten Masse ist, desto größer ist daher bei vorgegebener Zusammensetzung das Verhältnis von Innenwärme zu Masse und desto höher ist die Ablaufgeschwindigkeit der polyurethanbildenden Reaktion und der blähgasentwickelnden Reaktion. Aus diesem Grund kann bei einer vorgegebenen Zusammensetzung, wenn ein Schaumstoffprodukt mit einer maximalen Höhe bzw. Dicke von etwa 200 mm oder darunter hergestellt werden soll, im allgemeinen vorausgesetzt werden, dass das Verhältnis von Innenwärme zu Masse derart ist, daß die polyurethanbildenden und gasentwickelnden Reaktionen so langsam ablaufen, daß eine Produktionsleistung von 15 m/min oder mehr nicht wirtschaftlich erreichbar ist, da die Länge dee Herstellungsbands und die Größen der Öfen außerordentlich groß sein müßten; dies trifft insbesondere dann zu, wenn Schaumstoffe mit maximalen Höhen von etwa 76 mm oder weniger'hergestellt werden sollen.

man
Herkömmlicherweise würde/für die Herstellung eines flexiblen Polyester-Polyurethan-Schaumstoffs nicht mehr als 2,5 Polyesterharz vom Morpholintyp-Katalysator, wie NEM, n-Methylmorpholin und dgl. oder eine äquivalente M_enge eines ähnlichen Stoffs mit ähnlicher katalytischer Wirkung zur Beschleunigung der Urethanbildungs-Reaktion verwenden. Größere Katalysatormengen als die vorgenannten würden bei herkömmlichen Verfahren zu einer Schrumpfung des endgültigen Schaumstoffprodukts und

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mithin zu seiner wirtschaftlichen Unbrauchbarkeit führen. Das. vorlegende Verfahren vermeidet dagegen die Schwierigkeiten der Schrumpfung durch Aufbrechen der Zellmembranen während, des Verdichtungsschritts, bevor die Zellmembranen vollständig polymerisiert sind, um hierdurch die Entstehung eines ein Schrumpfen verursachenden teilweisen Unterdrucks in den Zellen des Schäumstoffprodukts zu verhindern. Mithin können beim beschriebenen Verfahren Katalysatormengen von bis zu 4 ^i bezogen auf das Polyesterharz, angewandt werden, wodurch die Ablaufgeschwindigkeit der polyurethanbildenden Reaktion beträchtlich erhöht wird, die zur Bildung des Produkts benötigte Aufschäumzeit herabgesetzt wird und die Behandlung der Massen mit industriell annehmbaren äaäumMjhask Arbeitsgeschwindigkeiten und Ausrüstungen ermöglicht wird. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß eine Polyester-Polyurethan-Masse mit nicht mehr als 2,5 - 3f<> HEM oder eines vergleichbaren Katalysators eine Aufschäumzeit von mindestens 2,5-3 min haben würde, während die erfindungsgemäß einsetzbaren Katalysatormengen ohne weiteres Aufschäumzeiten von 60-9Os zulassen.

In Polyäther-Polyurethan-Systemen ist im allgemeinen eine stärkere Katalyse der urethanbildenden und blähgasentwickelnden Reaktionen erforderlich, während in einem Äthersystem üblicherweise zwei oder mehr Katalysatoren angewandt werden. ■ Herkömmlicherweise wird ein organometallischer Katalysator, wie ZinnCÖD^octoat, in einer M_enge von etwa 0,25 - 0,3 Teilen je 100 Teile bzw. 0,25 - 0,3$, bezogen auf Polyätherharz,

wird
und ein Katalysator vom Amin-Typ, wie Dabco, in einer Menge

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.von etwa 0,15$, bezogen auf Polyäther, angewandt. Auch in diesem Fall verursaohen wesentlich größere Katalysatormengen als die angeführten ein Schrumpfen des Schaumstoffs. Erfindungsgemäß können jedoch Dabeo-Mengen von etwa 0,5 - 1»0$, bezogen auf Polyäther, und außerdem größere Mengen an organO-metallischen Katalysatoren eingesetzt werden, obgleich die stärkere Katalyse vorzugsweise nur durch Erhöhung der Menge an Dabco erreicht wird. B_ei Anwendung der herkömmlichen Katalysatormengen würde die Aufschäumzeit für einen Polyäther- ψ Schaumstoff mit einer maximalen Höhe bzw. Dicke von etwa 200 mm oder darunter etwa 2,5-3 min betragen, während die beim vorliegenden Verfahren mögliche erhöhte Katalysatormenge Aufschäumzeiten von etwa 60-9Os gewährleistet,

B_ei Anwendung der oben genannten erhöhten K_atalysatormenge in einem Polyäther- oder Polyestersystem wird die Polymerisations -Reaktion,, derart beschleunigt, daß der Zeitpunkt, an welchem die Polymerisation vollständig beendet ist, im Vergleich zu ähnlichen, geringere Katalysatormengen enthaltenden Zusammensetzungen wesentlich früher und im allgemeinen bereits nach etwa 3-4 min nach dem Mischen der Reaktionsteilnehmer erreicht wird. Wenn erfindungsgemäß Schaumstoffe mit maximaler Höhe bzw. Dicke von etwa 200 mm unter Verwendung einer größeren Katalysatormenge hergestellt werden, erfolgt mithin die Verdichtung des Schaumstoffs auf ein Drittel oder weniger seiner größten Höhe innerhalb einer Zeitspanne von etwa 1-4 min nach dem Mischen der Reaktionsteilnehmer.

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Bei einer Erhöhung'der katalytischen Wirkung wird die Aufsohäurazeit entsprechend verkürzt. Je nach der speziellen Lage der Zumeßwalzen unde» der Maschinengeschwindigkeit kann dies

jedoch unerwünscht sein· Selbstverständlich kann die durch verstärkte Katalyse ermöglichte erhöhte Maschinengeschwindigkeit die Anwendung einer zweckmäßigen Aufschäumzeit zulassen. Falls jedoch eine verlängerte Aufschäumzeit erforderlich ist, kann dies durch Änderung der Drehzahl des Rührwerks erreicht werden, welches die Reaktionsteilnehmer im Mischkopf vermischt,

Es kann eich als wünschenswert erweisen, dem Verfahren zusätzliche Verfahrensschritte hinzuzufügen, sobald der Schaumstoff aus dem Ofen ausgetreten ist. W_enn der Schaumstoff beispielsweise als Leder-Ersatzstoff hergestellt wird, kann es vorteilhaft sein, unmittelbar stromab des Ofens 36 einen Farbstoff auf die Oberfläche des Schaumstoffs aufzubringen. W_enn der Schaumstoff als tragende Unterlage Verwendung finden soll, beispielsweise für Thermostaten oder andere an der Wand montierte Gegenstände, kann es wünschenswert sein, den Schaumstoff mit einem zweckmäßigen Klebmittel und einer Trannfläohe zu beschichten, die während des Schaumstoff-Herstellungsverfahrene auf das Klebmittel aufgebracht wird. Je nach dem betreffenden Verwendungszweck des nach dem beschriebenen Verfahren hergestellten Schaumstoffs kann dieser in Rollen, wie der dargestellten Rolle 46, gelagert oder mit Hilfe passender M_es8er in flache Platten oder in jede andere handelsübliche F_orm geschnitten werden«

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Es ist zu beachten, daß die an Ober- und Unterseite des Schaumstoffs hervorgebrachte genaue Oberflächen-F₀rmgebung beträchtlich variiert werden kann, indem die Temperatur einer oder

12 und 22
beider Trennbahnen/in der Verfahrensstufe unmittelbar vor der

Verdichtung geändert wird, während die anfängliche Scn\unbi5.dung Vor sich geht. W_enn eine dieser Flächen oder beide beispielsweise stärker erwärmt werden, d.h. auf einer gz höheren Temperatur als derjenigen der benachbarten Schaumstoff-Fläche gehalten werden, tritt an der erwärmten Oberfläche eine stärkere Ausdehnung und Bildung des Schaumstoffs auf, so daß die Schaumstoff-Oberfläche ein noppen- oder wildlederartiges Aussehen ' erhält und eine gewisse Oberflächen-Durchlässigkeit besitzt. W_enn dagegen eine der Trennflächen auf eine Temperatur unter derjenigen der benachbarten Schaumstoff-Fläche abgekühlt wird, beispielsweise durch Anwendung einer Wärmehaube zur Abfuhr von Wärme von dieser Trennfläche, wird eine glatte, zähe und vergleichsweise undurchlässige Oberfläche hervorgebracht. Zur Hervorbringung einer Kühlwirkung sollte die Trennfläche auf einer niedrigeren Temperatur gehalten werden als die benachbarte Schaumstoff-Oberfläche. Die jeweilige Erwärmungs- oder F Kühltemperatur, die zur Gewährleistung eines bestimmten Oberflächen-Aussehens bzw. -Konfiguration erforderlich ist, schwankt in Abhängigkeit von der jeweiligen Schaumstoff-Zusammensetzung, der Schaumstoff-Oberflächentemperatur, der angewandten Produktionsgeschwindigkeit und dem gewünschten Oberflächen-Aussehen. Außerdem können mit Hilfe spezieller Trenn·» flächen unterschiedliche Hauteffekte hervorgebracht werden, und zwar je nach dem betreffenden Material, dem Reibungs₌ koeffizienten der Trennfläche, ihrer Glätte und Gieichmäßgkeit

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sowie dem Vorhandensein oder Fehlen eines Prägernusters auf dieser Trennfläche.

Ersichtlicherweise kann nach dem beschriebenen Verfahren eine Vielfalt von Polyurethan-Schaumstoffprodukten hergestellt werden, die unterschiedliche Dichten, Dicken, Porengrößen, Oberflächen-Eigenschaften oder -Konturen und ähnliche physi-

Unter kaiische Eigenschaften besitzen. 9Ht den für die Durchführung der Erfindung erforderlichen Verfahrensschritten kann mithin eine große Anzahl von Veränderlichen geändert werden, um die Eigenschaften und Charakteristika des Endprodukts zu ändern. Vom Standpunkt der Verwendungsfähigkeit als Leder-Ersatzstoff bzw. Kunstleder besteht eine bedeutsame Eigenschaft des Endprodukts in seiner i'orosität. Die Porosität wird durch die spezielle verwendete polyurethanbildende Zusammensetzung, die anfängliche und endgültige Dichte des Produkts, den Zeitpunkt, an welchem die Verdichtung gegenüber der Bildung des Schaumstoffprodukte erfolgt, d.h. das Alter des Polymeren bei der Verdichtung, die dem zu bildenden Schaumstoffprodukt zugeführte oder von ihm abgeführte Wärmeenergiemenge und die Durchführgeschwindigkeit des Verfahrens bestimmt. Es liegt innerhalb des Könnens des Fachmanns, diese speziellen Bedingungen einzustellen und zu modifizieren, um auf diese Weise die endgültigen Eigenschaften des Endprodukts zu bestimmen.

Ea ist darauf hinzuweisen, daß dieses neuartige Verfahren eine Reihe neuartiger Produkte liefert. Obgleich die bei diesem Verfahren anwendbaren Schaumstoff-Zusammensetzungen alle Zusammensetzungen umfassen, die sich für die Herstellung

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von.flexiblen Polyurethan-Schaumstoffen eignen, und außerdem auch weitere Zusammensetzungen beeinhalten, welche wegen ihrer Schrumpfung anderweitig für industriell hergestellte Polyurethan-Schaumstoffe ungeeignet sind, sind die erfindungsgerr.ä3en Produkte neuartig im Vergleich zu Produkten, die unter Verwendung identischer Zusammensetzungen unter Verdichtung und Festigung bzw. Fixierung des Produkts nach der Aushärtung hergestellt worden sind. Diese Unterschiede sind in den graphischen Darstellungen der Fig. 6, 7 und 8 veranschaulicht, welche Vergleiche inbezug auf eine einzige Schaumstoff-Zirsammensetzung der Art gemäß Beispiel 17 darstellen, welche auf die in diesem Beispiel beschriebene Weise zur Herstellung unterschiedlicher Erzeugnisse behandelt worden ist. Die durch, die mit "Stand, der Technik" bezeichneten Linien in diesen drei graphischen Darstellung gekennzeichneten Produkte wurden zunächst nach herkömmlichen Verfahren hergestellt und ausgehärtet und anschließend ebenfalls nach herkömmlichen Verdichtungsverfahren erwärmt, verdichtet und ausgehärtet. Die mit "verdichtetes Ausgangsmaterial" bezeichneten Linien in den graphischen Darstellungen veranschaulichen die Eigenschaften einer der für die dem Stand der Technik entsprechenden Daten verwendeten Zusammensetzung praktisch identischen Zusammensetzung, wobei sich die Unterschiede des Endprodukts aus der in Beispiel 17 beschriebenen andersartigen Behandlung bzw. Verarbeitung ergeben. Die Vergleichsdaten für die Zugfestigkeit in Maschinenrichtung, die Scherfestigkeit und die Zugfestigkeit in Richtung der Z-Achse wurden für Schaumstoffprodukte mit jeweils der gleichen endgültigen Dichte bestimmt. Mit

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anderen Worten bedeutet dies, daß das erfindungsgemäße Material und die herkömmlichen Produkte, die für die Bestimmung der in den graphischen Darstellungen angegebenen Daten benutzt wurden, praktisch die gleiche anfängliche Zusammensetzung besaßen und zur Erzielung jeweils der gleichen Dichte aller untersuchten Proben verdichtet wurden. Aus diesen Vergleichsdaten ist mithin ohne weiteres ersichtlich, daß die erfindungsgemäßen Produkte gegenüber den herkömmlichen Produkten wesentlich überlegenere Eigenschaften besitzen. Obgleich die genaue Urache, auf welche diese physikalischen Unterschiede zurückzuführen sind, nicht genau bekannt ist, wird angenommen, daß sich dies wie folgt erklären läßt: Die Polyurethan-Bindungen sind unter Wärme reversibel; dies bedeiißt, daß bereits gebildete Polyurethan-Bindungen durch Anlegung von Wärme aufgebrochen werden können und sich anschließend wieder zurückbilden. Dies ist das Prinzip, auf welchem das herkömmliche Verfahren der Verdichtung nach der Aushärtung beruht. Bei dieser Aufbrechung und Rückbildung bilden sich jedoch nicht alle aufgebrochenen Polyurethan-Bindungen zurück, so daß die aufgebrochenen Bindungen ihre anderenfalls vorhandene Festigkeit vermissen lassen. Bei der V_erdichtung des S_ohaumstoffs auf der Maschine auf mindestens 1/3 seiner ursprünglichen Dicke wird die im Schaumstoff enthaltene Wärme, sofern der Wärmeverlust kontrolliert wird, auf einen wesentlich kleineren Raum beschränkt. Aus diesem &rund ist nach der Verdichtung, wenn ein beträchtlicher Teil des eingeschlossenen Gases ausgetrieben worden ist, die im verdichteten Produkt pro M_asseneinheit des Polymeren enthaltene Wärmemenge bedeu-

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BAD ORIOINAL

• tend größer. Es wird angenommen, daß diese zusätzliche #äx Wärme je Masseneinheit zur zusätzlichen Quervernetzung des Polymeren und zur davon herrührenden größeren Festigkeit des Endprodukts beiträgt. Wenn das vorliegende Verfahren unter, Erwärmung der Umgebungsatmosphäre durchgeführt wird, werden infolge dieser zusätzlichen Quervernetzung optimale physikalische Eigenschaften erzielt. Aus diesem Grund unterscheiden sich die erfindungsgemäßen Produkte bei vorgegebener Produkt-Dichte von den herkömmlichen Produkten inbezug auf die größere Anzahl von in den erfindungsgemäßen Produkten vorhandenen PoIy- || urethan-Bindungen und -Quervernetzungen.

Es ist zu bemerken, daß das vorliegende Verfahren neben der Lieferung eines Produkts mit den vorstehend genannten verbesserten physikalischen Eigenschaften auch insofern bemerkenswert ist, als es eine wirtschaftliche und genaue St^ierung der endgültigen Eigenschaften des hergestellten Produkts ermöglicht. Da für die Herstellung eines verdichteten Erzeugnisses nur ein einziger Arbeitsgang erforderlich ist, wird eine größere Gleichförmigkeit des. Endprodukts erzielt als dies " mit zwei getrennten, unterschiedlichen Verfahren, wie dies herkömmlicherweiee der Fall ist, möglich ist.

Im allgemeinen ist zu beachten, daß dieses neuartige Verfahren bevorzugt auf Schaumstoff-Zusammensetzungen mit einer maximalen Aufschäumhöhe von etwa 3_f2 - 178 mm und auf Verdichtungsgrößen im Bereich von etwa 1/3 bis etwa 1/30 der maximalen Höhe bzw» Dicke des Produkte anwendbar ist. Selbstverständlich kann je nach der Anfangedichte und' -dicke des

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BAD I ———

betreffenden Schaumstoffs der volle Bereich von 1/3 bis 1/30 im Hinblick da^rauf nicht anwendbar sein, daß die Dichte des Endprodukts zur Beibehaltung eines Zellgefüges eine;' Dichte '

von etwa' 1,2 g/cm nicht überschritten werden darf.

In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß es bei speziellen Zusammensetzungen wünschenswert sein kann, die Zeitspanne zu' verlängern, welche die Zusammensetzung zum Erreichen der Anstiegspitze benötigt, damit die Polymerisation vor der Anstiegspitze und mithin vor der Verdichtung weiter fortschreiten kann. Zu diesem Z_weck können der Schaumstoff-Masse Schauminhibitoren zugesetzt werden, beispielsweise hydriertes Nickelchlorid und ein Amin, welche Aminhydrochloride hilden.

Eine besonder wichtige und wünschenswerte Eigenart des vorliegenden Verfahrens besteht in der Aufbrechung der Zellmembranen durch Ausübung einer D_ruck- bzw. Verdichtungskraft im Verlauf des Verfahrens. Wie erwähnt, variiert das Ausmaß des Z_ellwandbruchs in Abhängigkeit .von der Größe und Geschwindigkeit der Verdichtung, dem Ort der Verdichtung und der betreffenden, der Verdichtung unterzogenen Zusammensetzung. Diese Eigenart oder Besonderheit des vorliegenden Verfahrens, die als Selbstvernetzung bezeichnet werden könnte, tritt jedoch in jedem.Fall in bedeute»dem Grad zutage. Hierdurch wird ein Produkt geliefert, das verhältnismäßig porös ist, wobei der Grad der Porosität vom Ausmaß der Selbstvernetzung, der Dichte des Produkts und der Art der auf dem Produkt "gebildeten Haut abhängt.'Diese Produkte eignen sich jedoch

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wegen dieser Porös .tat ganz besonders für Anwendungsgebiete, wie für PpBK synthetisches bzw. Kunstleder und für Filter-medien.

Infolge des dichten 2_eiig_efüges der nach diesem Verfahren herstellbaren Produkte" sind diese besonders brauchbar als Dichtungsmaterialien und Schalldämmstoffe.

Ürsichtlicherweise umfaßt das vorstehend beschriebene Verfahren eine große Anzahl von Verfahrens-Veränderlichen im Hinblick auf die verwendete Schaumstoff-Zusammensetzung, die Temperaturen, die Zeitspannen und -punkte, die Geschwindigkeiten, die Verdichtungsausmaße, die jeweiligen Verstärkungsmaterialien sowie die angewandten Trennflächen oder Prägemuster. Der Rahmen der Erfindung soll daher alle Kombinationen von Verfahrens- und Produktbedingeungen mit einschließen, die beim vorstehend beschriebenen Verfahren anwendbar sind und die dem Durchschnittsfachmann auf diesem Gebiet offensichtlich sind.

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Claims

"* Patentansprüche

1,J Poröser Gegenstand mit einem durchlässigen, flexiblen offeinzeiligen, von Isocyanat abgeleiteten Polymer-, Schaumstoffgefüge, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Ggfüge druckverdichtete, teilweise polymerisierte Polymerfasern bzw. -stränge aufweist, die gegenüber ihrem Normalzustand verformt und in verformter Konfiguration fixiert worden sind und jeweils zwischen zwei einander gegenüberliegenden Flächen des Gefüges liegen·

2. Gegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern eine Vielzahl von miteinander kommunizierenden dodekaedrischen Z_ellen festlegen.

3· Gegenstand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich-■ net, daß die Verformung der Polymerfasern durch eine Druckverdichtung am Aufschäumpunkt bzw* Feuchtpunkt des Schaumstoffs hervorgebracht worden ist.

4. Gegenstand nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er eine größere Zugfestigkeit in Richtung der Z-Achse besitzt als ein voll ausgehärteter und anschließend verdichteter Schaumstoff derselben Dichte, der aus derselben Ausgangszusammensetzung der R_eaktionsteilnehmer hergestellt worden ist.

5· Gegenstand nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der einander gegenüberliegenden Flächen mit einer gewebten, einer nicht gewebten oder einer thermoplastischen Grundschicht ge-'schichtet ist. 909848/129? _₆₀_

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6, Verfahren zur Herstellung eines porösen Gegenstands mit einem durchlässigen, flexiblen offenzelligen, von Isocyanat abgeleiteten Polymer-Schaumstoffgefüge, dadurch

gekennzeichnet, daß zunächst ein Polyisocyanat und eine polyhydroxyhaltige Verbindung unter Bildung eines Schaumstoffs in .■Gegenwart eines Blähmittels umgesetzt werden und anschließend der Schaumstoff vor der Beendigung der 'Polymerisationsreaktion und nach Erreichen seines Rohbzw. Feuchtpunkts verdichtet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschäumreaktion so lange fortgesetzt wird, bis die maximale Schaumstoffhöhe bzw. -dicke erreicht ist, und daß der .Schaumstoff dann ohne Zerstörung seines Zgllgefüges um mindestens zwei Drittel seiner maximalen Höhe bzw. Dicke verdichtet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der verdichtete Schaumstoff zur Begünstigung seiner Aushärtung erwärmt wird.

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9· Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bahn bzw. Lage aus faserigem Verstärkungsmaterial zunächst mit den polyurethanbildenden Reaktionsteilnehmern imprägniert und dann während der Reaktion mit diesen Reaktionsteilnehmjprn mitgefördert wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch ge-

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kennzeichnet, daß die pOlyurethanbildenden Reaktionsteilnehmer gleichmäßig auf eine Materiaibahn aufgebracht und auf dieser gefördert werden, wobei sich diese Material-

bahn ohne weiteres vom Schaumstoff in dessen ausgehärtetem' Zustand abnehmen läßt* ·

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine plane bzw. ebene Fläche des polyurethanbildenden Reaktionsteilnehmergemisches in innige Berührung mit einer Materialbahn gebracht und mit dieser mitgefördert wird, wobei das Polyurethan im ausgehärteten Zustand an dieser Materialbahn anhaftet.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Materialbahn, die sich olmeLweiteres vom ausgehärteten Schaumstoff abziehen läßt, über die polyurethanbildenden Reäktionsteilnehmer gelegt wird,

13. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialbahnen oder mindestens eine der Materialbahnen auf eine Temperatur erwärmt werden bzw. wird, die über der Temperatur der Schaumstoff-Oberfläche liegt, mit welcher die betreffende Materialbahn in Berührung steht.

H. Verfahren nach Anspruch 10 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialbahnen bzw. mindestens eine Materialbahn auf eine Temperatur abgekühlt werden bzw.¹ wird, die unter der Temperatur der Schaumstoff-Oberfläche liegt,

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mit welcher ciit betreffende Materialbahn in .Berührung steht.

15. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Materialbahn, an welcher das ausgehärtete Polyurethan praktisch anhaftet, über die polyur«- thanbildenden Reaktionsteilnehmer gelegt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Roh- bzw. Feuehtpunkt und Tor B_eendigung der Polymerisation mindestens eine Oberfläche

w des Schaumstoffs mit einer Prägung versehen wird,

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß
der Verdichtungs- und der Prägeschritt gleichzeitig vorgenommen werden,

18,· Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumstoff auf eine Dicke im Bereich zwischen etwa I/3 und etwa 1/30 seiner Höhe bzw.

Dicke vor der Verdichtung verdichtet wird.
)

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Höhe bzw. Dicke des Schaumstoffs vor der Verdichtung höchstens etwa 200 mm beträgt und daß der Zeitpunkt nach B_eginn der polyurethanbildenden Reaktion, an welchem der Roh- bzw. Feuchtpunkt erreicht <■* ist, nach 60 bis 90 Sekunden erreicht wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 19» dadurch gekenn-

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zeichnet, daß die maximale Höhe bzw. Dicke des Schaumstoffs vor der Verdichtung weniger als etwa 76 mm beträgt und daß die Umsetzung praktisch*in einer Umgebungstemperatur von mindestens 60 0 durchgeführt wird.

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