DE1925567B2 - Verfahren zum herstellen eines durchlaessigen, flexiblen, offenzelligen, urethangruppenhaltigen polymerschaumstoffes - Google Patents

Description

Die Lrfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines durchlässigen, flexiblen, offcnzelligen. urcthangruppenhaltigen Polymerschaumstoffs durch Umsetzen eine- Polyisocyanates und einer Polyhydroxylverbindung in Gegenwart eines Treibmittels unter Bildung eines Schaumstoffs.

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 lasbcn. Das auf diese Weise verdichtete, ausgehärtete Polyurethan-Schaumstotfgebilde behält sein Wesen als zcllförmipes Gebilde und eignet sich für Isolierzwecke, speziell Schallisolierung, und als Schwingungsdämmkörper. Die bei den bekannten Verfahren zur Aushärtung des Schaumstoffs in verdichtetem Zustand erforderliche Erwärmung kann zur Zerstörung einer beträchtlichen Anzahl der Polyurethan-Bindungen und -Vernetzungsstellen führen, die im Ursprungliehen 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 -Vernetzungsstellen gebildet werden, ist die Rückbildung unvollständig und bewirkt das Fixierverfahren eine beträchtliche Verschlechterung der physikalischen Eigcnschauen des verdichteten Schaumstoffprodukts. Es ist ferner bereits vorgeschlagen worden, das beschriebenc Verfahren kontinuierlich durchzuführen, doch würden die wegen des langsamen Verfahrensablaufs erforderlichen großen öfen dieses Veifahren unwirtschaftlich machen. Außerdem ließe sich durch ein solches kontinuierliches Verfahren auch die geschilderte Verschlechterung der Schaumstoffeigenschafien beim Erwärmen nicht vermeiden. Ein besor.derer Nachteil der nach dem beschriebenen bekannter. Verfahren hergestellten verdichteten Polyurethan-Schaumstoffe ist ihre begrenzte Zugfestigkeit in Richtung der Z-Achse, d. h. die Zugfestigkeit gemessen in Richtung der Dicke des Schaumstoffs. Die

ίο Zugfestigkeit in Richtung der Z-Achse ist eine wesentliche Eigenschaft von Schaumstoffen, beispielsweise im Hinblick auf die Verwendbarkeit des verdichteten Polyurethan-Schaumstoffs als Stütze bzw. Unterlage für wandmontierte Instrumente. So könnte beispielsweise ein Thermometer oder ein Barometer an seiner Rückseite mit einer Oberseite einer Lage aus verdichtetem Polyurethan-Schaumstoff verklebt werden. Die andere Fläche der Schaumstoiflage könnte dann mit einem druckempfindlichen Klebstoff beschichtet werden, der von einem Trennmaterial bedeckt ist. Derartige Instrumente lassen sich ohne weiteres montieren, indem das Trennmaterial entfernt und der druckempfindliche Klebstolfü'>erzug gegen eine Wandfläche angedrückt wird. Das Gewicht des Instruments ist jedoch bestrebt, die einander gegenüberliegenden Flächen des Schaumstoffs voneinander zu trennen, wenn eine gute Klebverbindung hergestellt worden ist. Die Fähigkeit des Schaumstoffs, dieser Trennkrafl zu widerstehen, ist ein Maß für seine Zugfestigkeit in Richtung der Z-Achse; die üblichen verdichteten Schaumstoffe waren für diesen Zweck ungeeignet.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung verdichteter poröser Gegenstände zu schaffen, das unter Vermeidung der geschilderten Nachteile der bekannten Verfahren kontinuierlich und mit verhältnismäßig hoher GeschwindigNcit durchführbar ist und zu Schaumstoffgebilden mit im Vergleich zu Schaumstoffen, die durch Verdichtung und Verfestigung nach dem Aushärten hergestellt worden sind, wesentlich verbesserten physikalischen Eigenschaften, insbesondere verbesserter Zugfestigkeit in Richtung der Z-Achsi verbesserter Scherfestigkeit, verbesserter Reißfestigkeit und verbesserter Zugfestigkeit in Maschinenlaufrichtung, führt.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahrer der eingangs geschilderten Art, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß der Schaumstoff vor Beendiso gung der Polymerisationsreaktion und nach Erreiche; seines Roh- bzw. Feuchtpunkts verdichtet und schließ lieh nach erfolgter Verdichtung ausgehärtet wird.

Bei der Durchführung des Verfahrens werden di< polyurethanbildendcn Reaktionsteilnehmer und da:

oder die Treibmittel zunächst in Form eines rclatp dünnen Films auf eine Fläche aufgesprüht bzw. ver teilt, worauf das Reaktionsprodukt unter dem Ein fluß des freigesetzten oder gebildeten Treibgase hochzusteigen beginnt. Der Zeitpunkt, an welchen der Anstieg beendet ist, wird als maximale Schaum stoffliche definiert. Beim Erreichen der maximalei SchaumstoffhöTie ist die Polymerisation der polyure thanbildcnden Rcaktionstcilnchmer üblicherweise s< weit fortgeschritten, daß die Verdichtung des Schaum Stoffgebildes beim oder nach Erreichen dieses Punk tes keine Zerstörung der physikalischen Integrität de zcllförmigen Schaumstoffstruktur oder der Zellen verbindung mehr zur Folge hat.

Bei einigen Schaumstoffgemischen ist jedoch der ,hai.mstoif bei seiner maximalen Höhe noch brühig und besitzt keine ausreichende Festigkeit, um

i Hinwirkung der Verdiehtungskräfte sefne struk-'üclle Integrität beizubehalten, wenn er auf ein Drit-.·! seiner maximalen Höhe oder weniger verdichtet

ird. Bei derartigen Gemischen kann der Schaum-

■ otf erst eine gewisse Zeit nach Erreichen seiner >a\imalen Höhe verdichtet werden, wenn die Polymerisation so weit fortgeschritten ist. daß der ;,-haumstou" unter Beibehaltung seines einheitlichen ■'.„·! Igefüges beträchtlichen Verdichuingskräften auf in Drittel seiner größten Höhe oder weniger zu . iderstehen vermag. Aus Definitionsgründen soll im

■ ilguiden der Ausdruck »Roh- bzw" Feuchtpunkt« ' ■-, F.imriu des Zeitpunkt bezeichnen, an welchem

r Schaumstoff unter Beibehaltung seine¹- einheit- !■. !ich Zellgcfüges auf ein Drittel oder weniger seiner ■ a\imalen Höhe verdichtet werden kann.Meistens ■iit der Roh- bzw. I'euchtpunkt bei 'ler maximalen i'.ohe auf und zeitweilig auch nach Erreichen der •■aximalen Höhe.

Krlindungsgemäß wird der Schaumstoff zwischen L'in Roh- bzw. Feuchtpunkt und dem Punkt, an wel-. !lern die Polymerisation praktisch beendet ist, auf me nicht mehr als ein Drittel seiner maximalen 'lohe betragende Endhöhe verdichtet. Der Zeitpunkt. .,:i welchem die Polymerisation beendet ist. schwankt ic nach dem SchaumstolTgemisch und den angewand- uη Reaktionsbedingungen, wird jedoch im vorliegen-■ L-n Falle als der Punkt definiert, an welchem eine etwa lOO'uige Rückbildung des Schaumstoffs bei Anlegung und Aufhebung einer beträchtlichen Druck-Kraft, durch welche der Schaumstoff auf weniger als ein Drittel seiner größten Höhe zusammengedrückt uird. e.reicht wird. Mit anderen Worten, vermac der schaumstoff nach Beendigung eier Polymerisation bei Anlegung und Aufhebung einer beträchtlichen Druckkraft auf einen SchaumstolTkörper. wodurch er auf mindestens ein Drittel seiner ursprünglichen Dicke zusammengedrückt wird, praktisch seine ursprüngliche Dicke wieder anzunehmen.

Nach der Verdichtung ist es angezeigt, den Schaumstoff zu erwärmen, um seine endgültige Aushärtung bzw. Vernetzung zu beschleunigen und zu begünstigen. Insbesondere bei der Herstellung dünner S:haumstofTlagcn können Wärmeverlustc eine annehmbare Aushärtgeschwindigkeit verhindern, weshalb der Schaumstoff vorzugsweise in eine erwärmte Umgebung eingebracht wrd, um seine zufriedenstellende Aushärtung bzw. Vernetzung zu gewährleisten. Die verwendeten, schaumbildenden Reaktionsgemische können neben üblichen Polyisocyanaten und Polyhydroxyverbindungen, wie Polyätlier- und PoIycstcrpolyolen, übliche Treibmittel, wie Wasser und Halogenkohlenwasserstoffe, Katalysatoren, wie organomctallische Verbindungen, z. B. Dibutylzinndilaui al und Zinn(II)octat, oder tertiäre Amine, z. B. N-Äthylmorpholin, Triäthylamin, Triäthylendiamin und Dimethylcyclohexylamin, Netzmittel. Flammschutzmittel, wie Tris-^-Chloräthylphosphat. Vernetzungsmittel, wie Glykol, sowie Weichmacher, Farbstoffe und Antioxydationsmittel enthalten.

Bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung werden Schaumstoffgemische (für flexible Schaumstoffgebilde) vom Polyester- oder Polyäther-Typ eingesetzt. Vorzugsweise werden die Schaumstoffgemische so gewählt, daß sie eine maximale Aufschäumhöhe von etwa 180 mm oder weniger liefern. Bevorzugt werden maximale Aufschäumhohen von etwa 76 mm oder weniger. Wenn das ertindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines LederersatzstotTs 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 SchaumstotTs auf höchstens ein Drittel der maximalen Hohe verdichtet. Vorzugsweise wird der Schaumstoff auf ¹ :i bis ','an seiner größten Höhe verdichtet bzw. zusammengedrückt. Es erweist sich häufig als wünschenswert, das beschriebene Verfahren bei einer Umgebungstemperatur von etwa 60 C oder höher (''('.•ehzufuhren, um eine wirtschaftlich zufriedenstellende Aushärtungsgeschwindigkeii aufrechtzuerhalten. Bei (Hinnen Schaum.^.iffen mit einer ursprünglichen oder endgültigen DicKe \υη etwa 25.4 bis

5(1.S mm oder darunter ist der Schaumstolf selbst kein guter Isolator, um die Wärme ler schaumbil-'lencn Reaktion zu speichern: diese Wärme ist aber notwendig, um eine Aushärtung bzw. Vernetzung des Schaumstoffs zu gewährleisten. Aus diesem Grund ist bei diesen dünnen Schaumstoffen die Zufuhr von äußerer Wärme wichtiger a'.s bei dickeren Schaumstoffen. Bei diesen dünnen Schaumsiolfen wird nach der Verdichtung eine Umgebungstemperatur \on etwa 93 bis 138' C bevorzugt.

3Q Im folgenden ist die Erfindung in Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Diese sind nicht Gegenstand des Schutzbegehrens. F.s zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur kontinuierlichen Durchführung des Verfahrens.

F i g. 2 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene schematische Darstellung der Druck- bzw. Verdichtungszone der Vorrichtung gemäß Fig. 1.

F i g. 3 eine graph'sche Darstellung zur Veranschauliciiung von Zugiestigkeitsvergleichen zwischen dem erfindungsgemäßen Produkt und einem herkömmlichen Produkt.

Fig. 4 eine graphische Darstellung von Scherfestigkeitsvcrgleichen für die erfindungsgemäßen Produkte und herkömmliche Produkte und

F i g. 5 eine graphische Darstellung von Zugfest igkeitsvergleichen in Richtung der Z-Achse zwischen den erfindungsgemäßen Produkten und herkömmlichen Produkten.

Gemäß Fig. 1 wird von einer Vorratsrolle 14 ein flexibles Stütz- bzw. Untcrlagematcrial 12 abgespult, auf welches dann an einem Punkt A die schaumbildenden r.eaktionsteilnehmer 38 aufgebracht werden.

Die Düse 10. über welche diese Reaktionsteilnehmer ausgetragen werden, schwingt quer zur Vorschubrichtung der Unterlagebahn 12. so daß die Reaktionsteilnchmer in einem sinusförmigen Muster auf die Bahn aufgebracht werden. Die obere bzw. Deckbahn 22

wird von einer Vorratsrolle 24 aus zugeführt und läuft über eine Zwischenrollc 26 und eine obere Zumeßrolle 20 herum. Eine oder beide Zumeßroilen 18 und 20 sind mit Hilfe nicht dargestellter herkömmlicher Einrichtungen lotrecht verstellbar, so daß der zwischen ihnen festgelegte Spalt eingestellt werden kann. Die Aufgabe der Zumcß- bzw. Glättrollen 18 und 20 besteht in der gleichmäßigen Verteilung des sinus- bzw. wellenform!!" aufgebrachten schaumbilden-

den Reaktionsgemisches zwischen unterer und oberer Bahn und in der Regulierung der verteilten Menge. Die Schaumbildung der Rcaktionstcilnehmcr tritt erst dann ein, wenn diese zwischen den Zumeßrollen hindurchgelaufen sind. Nach dem Durchlauf durch die Zumeßrollen 18 und 20 bewegen sich die schaumbildenden Reaktionsteilnehmer über ein kun.es Stück, dessen genaue Länge nicht kritisch ist, und treten in einen die erste Stufe bildenden Aushärteofen 30 ein, der üblicherweise auf einer Temperatur von mindestens 60° C gehalten wird. Dieser Aushärteofen 30 der ersten Stufe ist praktisch vollständig geschlossen, jedoch mit der 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 Bauart 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 38 infolge der Bildung von Blähgas, üblicherweise CO₂. Wenn die Reaktionsteilnehmer in den 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, so daß der Schaumstoff in beträchtlichem Ausmaß ansteigt. Gewünschtenfalls 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 Form der in F i g. 1 dargestellten Profile ansteigen. Wenn der Schaumstoff das hintere Ende des Ofens erreicht, hat er normalerweise sein größtes Anstiegsausmaß B erreicht, d. h. den Punkt, 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 fortgeschritten, 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 Zellgefüge nicht zerstört wird. Kurz nach Erreichen des Rohbzw. Feuchtpunktes tritt der Schaumstoff aus dem Ofen 30 aus und wird zwischen zwei Druckwalzen 32 und 34 auf eine Höhe von höchstens einem Drittel der Schaumstoffhöhe am Roh- bzw. Feuchtpunki, nämlich der maximalen Schaumstoffhöhe, verdichtet, worauf er über eine Eintrittsöffnung 33 in einen die zweite Stufe bildenden Aushärteofen 36 {inläuft. Wenn der Schaumstoff einmal gemäß Fi g. 2 durch den Spalt zwischen den Druckwalzen 32 und 34 hindurchgelaufen ist, behält er praktisch seine Dicke und Konfiguration bei, die er unmittelbar nach dem Austritt zwischen der. Druckwalzen besitzt; fall? 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 des Schaumstoffs um so größer ist, je weiter die Polymerisationsreaktion 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

ίο oder Hochfrequenz-Heizeinrichtungen ausgerüstet sein kann. Der Ofen 36 wird üblicherweise auf einer Temperatur von mindestens 60° C und vorzugsweise etwa 93^c C oder mehr gehalten. Im Ofen 36 werden die Polymerisation und Vernetzung 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.

so Wenn eine der Bahnen 12 und 22 aus einem Trennmaterial besteht, wird sie von der endgültigen Schaumstoffbahn 48 abgezogen und zum Verwerfen oder zur Wiederverwendung auf die betreffende Rolle 44 bzw. 42 aufgespult. Ersichtlicherweise kann bei

as Verwendung eines wiederverwendbaren Trennmaterials in diesem Verfahren ein ununterbrochenes bzw. endloses Band dieses Materials zur ständigen Wiederverwendung fortlaufend vom Auslauf- zum Einlaufende geführt werden. Die endgültige, verdichtete Schaumstoffbahn 48 wird zum Versand, 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 mit Hilfe von elektro- magnetischen 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-Fördergeschwindigkeit regelbar sind. Im Hinblick auf eine optimale industrielle Regelung kann es wünschenswert sein, eine Gesatnt-Regeleinrichtung vorzusehen, um die Relativgeschwindigkeiten bzw. -drehzahlen und -Zugspannungen der jeweiligen Antriebswalzen bzw. -rollen und des geförderten Materials als Gr izes zu steuern. Die verwendete Düse, die Düsen-Schwingeinrichtung, die Trennbänder und die Öfen sind sämtlich von bekannter Bauart und stellen keinen Teil dei Erfindung dir.

Das obere und das untere Bahnmaterial bestehl üblicherweise aus einem Trennmaterial, d. h. au« einem dünnen flexiblen Material mit geringer Haftfähigkeit gegenüber Polyurethan-Schaumstoff, so dal der Schaumstoff nicht an diesem Material anhafte und die Trennunp dieses Materials vom Schauinstof auf die in F i g. 1 dargestellte Weise ohne weitere; und ohne Beschädigung des Schaumstoffs vorgenom men werden kann.

Die Druckwalzen 32 und 34 selbst bestehen vor zugsweise aus Hartgummi oder Stahl und sind ii nicht dargestellten, herkömmlichen Lagerungen ge lagert, so daß sie lotrecht und in Längsrichtung be wegbar sind. Die lotrechte Bewegbarkeit der Druck walzen ermöglicht eine Einstellung der Dicke, au

welche der Schaumstoff verdichtet wird.

Es können Zusammensetzungen verwendet wer den, die sich für die Herstellung von flexiblem Poly urethan-Schaumstoff auf einer herkömmliche!

7 8

SchaumstolT-Hersiellungsmasehine eignen. Die je- des Schaumsiolls. Is h;:; sieh iedoch uezeisit. daß. weils angewandte Zusammensetzung sowie die ande- wenn die Schaunistoll-Zusanimcnset/un^en aul minien Betriebsbedingungen, wie die Masehinen-Vor- destens ein Drittel ihrer maximalen Höhe bzw. Dicke schuogesehwindigkeil. die Aushürieicmperatur sowie verdichtet werden, eine beiräehiliche Zerstörung der der Ort und das Ausmaß der Verdichtung variieren 5 Zellmembranen erfolgt, wodurch die Porosität des je nach der speziellen angewandten Zusammenset- Endprodukts erhöht wird und einige der Produkte ITu zung. Sobald jedoch eine flexible rOlyurethan-Zu- Filierzwecke, als poröse Leclcr-l.-rsat/siolic oder tür sammenselzung ihren Roh- bzw. Feuchtpunkt er- ähnliche Anwendungszwecke, bei denen Porosität erreicht hat, und zwar vor Beendigung der Polymeri- fordeilich ist. brauchbar werden. Hierbei ist zu besation. kann die Verdichtung des Schaumstoffs nach io achten, daß Leder-Ersatzstoffe gasdurchlässig sein dem beschriebenen Verfahren erfolgen. Neben den müssen, um den Eintritt von Umgebungsluft in den herkömmlichen Zusammensetzungen zur Herstellung Schuh und den Austritt von Feuchtigkeit, beispielsflexibler Polyurethan-Schaumstoffe kann die Erfin- weise Ausdünstung, aus dem Schuh zu ermöglichen, dung auch auf gewisse Polyurcthan-Schaumstoff-Zu- Andererseits soll jedoch keine Feuchtigkeit in den sammensetzungen angewandt werden, die sich bisher 15 Schuh eindringen können, da bei unfreundlichem für die Herstellung von flexiblen Schaumstoffen als Wetter Regenwasser eindringen könnte. Wenn das

-_i: ^„„ verfahren Produkt unter Beibehaltung seines Schaumgefuges

_Recenwasser eindringen könnte.

für die Herstellung ^^ *ette g Beibehaltung seines Schaumgefuges unbrauchbar erwiesen. Beim «r«^™ _{f jnc endgült}i_ge Dichte von etwa 0.16 g cn* oder verwendbare Zusammensetzungen sind die,en g«u verdichtet worden -st. besitzt es erwiesenerdie normalerweise bei *r ^rs^unß nwh «nem ^ ^ _{Durch]ässigkeil} ^_{r Damp} und herkömmlichen P°)y^u™*^_e pc"!lgkeit der im Ausdünstung. ist aber undurchlässig fur Wassertropf-ίΑ bei" saner^WeB,.duⁿng auft«tenden Men, chen ^^^ ^^ __{n mg} brancn so groß ist. daß sie dem Druck der Blahgase ^ _{dem VenJichtcn d} SchaumstofTs zw,-zu widerstehen vermögen. "..^_aVn1cht a^faebro- ,₅ sehen den Druckwalzen 32 und 34 durchzuführenden d rch die eingeschlossenen Blahgase nichj autg _Envärrnungsschritt beschrieben ,st. ,st diese Exarchen werden. In diesem Fall He.bt ^^^ _{mung für das} Verfahren nicht wesentlich. ^ ^ ease in den gescmösscncr. -·—■_ , abkühlen Hinsichtlich der physiKan^-nen LigenscV..^!. ^₁-cingcschlossen. und wenn die Blf^hg^aj_ff ^a^_{icren< ccben sich} bei übermäßigen Wärmeverlusten kerne und oder aus dem Schaumstot ^a^ Eigenschaften: diese Verschlechterung

cingcschlossen. und wenn fj_ff^_{icren< ccben sich} bei übermäßigen Wärmeverluste

und oder aus dem Schaumstot ^a^ Eigenschaften: diese Verschlechterung

bewirkt der hierbei in den ZeI η auftreten^ P _{miueis dner envärmtcn Urn}g_ehungsatmo-

weise Unterdruck ein Schrumpfen de^ ^^naun ; j _{h hhrc auf ein} Mindestmaß unterdruckt werden.

Beim vorstehend beschriebenen ^rfahrcn hat c^ j ^ _{Ausmaß der Verdichtunp des} schaumstoff

herausccstcllt. daß die durch die \ trdiclitu g _ ^ _{wdtem Βαχ}._{Λ schwankcn}. _lm allgemeinen Schaumstoffs henorgcrufenen Drucke „^Jcllmem- 35 ist es auf dem Gebiet der Herstellung von Polyure-

schlossenen Blahgase einen großen Teil der Ze^c _than._Schaiimstoff bekannt, daß nach der N'erd.chtung

brancn aufbrechen lassen so daß die Bla^ _{hen Schaurnstoffs} die maximal erreichbare

xuMchen können. Hierdurch werden d,e be, scnrup_ _Schaumstoffdichte _{bei Au}f_rechterhaltung des ZeII-

i,ndcn Schaumstoff-Zusammensetzungen au _{wfül!es das} Produkt bei einer Dichte von etwas unter-

den Schwierigkeiten vermieden, so daß sich α, _ha1^_einer solchen entsprechend einem spezifischen

sammensetzungen für das vorliegende Vcrtahren ^ ^₈ ^_{21 liegi Dgs A ß}_ _b zu

nen. Bei jeder gemäß dem ^Vcrfah;^e" ™™e_rd_Cn die weichem der Schaumstoff verdichtet werden kann.

dun, angewandten Zusammensetzung «ertic ^^ ^ ^ _{der ursprünglichen} Dichte im nicht

Zellmembranen während der Verdichtung auig-_{o verdicnte}ten Zustand sowie vom spezifischen Ge-

tvw. zerstört. Flexible /^ο>"^^-"_ε offen- 45 wicht der angewandten Schaumstoff-Zusammenset-

SHKl nach der Herstellung h^c.^rkom^^Sckaedri- zuna ab. Wenn beispielsweise em Schaumstoff mn

zellic. Dies bedeutet, daß die einzelnen dodew ^ _Οι^_ιε ^_{n ewa} ^ bz» ernem spczi-

sehen Zellen des Schaumstoffkorpers ™«.m _ο^._Λ{ ^ ^ _{be]m beschnebenen} verfah-

kommunirieren. so daß d» Endp^uU^™ ^J ^ _{wrdichtct werden soll darf üie} > erd,chtun_t

Porosität besitzt: eine beträchtliche Anz iW ^ _{nicht wejtcr als bis etwa} . , der ursprünglichen Dick,

ν,,ndcn ist jedoch von Membranen des Foi>u Schaumstoffs gehen, da anderenfalls das verdich

PoKmeren bedeckt und setzt m.th.ncmrn Durchti ^ _{Endprodukt kein llformiger Poh} urethan

einen beträchtlichen Widerstand entge^n -. ^_ _Schaurnstoff mehr wäre. Das Ausmaß der \ erdich

λ crschicdene nach der Aushärtung an« cnan ^^ ^^ _{mind t} , _d u_rsprurlghchei

f.,hren zur Entfernung dieser /e >^cn· ^_nJ_{n pemäß 55} maximalen Höhe bzw. Dicke des SchaumstofTs ir,

dirch iuzende Hvdrolvse der Zell.mmr.rai^n Aufschäumverfahren und mcht mehr als das Ausmal

USA -Patemschnft 3 171 820 oder d^hExploMoa _ ^ _Veidichtung_ _be, _{wekhem ein Endproduk}, _m

Zcrstörune der Zellmembranen gemäß L- _Zellgefüge erzielt wird d.h. ein solches nut eine

schrift 1 175 025. Das vorhegende \ ^n*. _D._{chte yon eWa 121 &cm}3 _ode_r weniger Vorzugs

eine hocheraiee Netzbildung durch Aufbrecht ^ ^.^ _w._{rf der Schaumstoff auf eine D},_cke im Be

Au reTßen der^Zellmembranen infolge derW _von ^ _{1/s feis 1/w} ^^ _{größlen Dicke}

Uine der dneeschlossenen P'ä^^af· Richtet dichtet. Es ,st jedoch zu beachten, daß einige Zi

Schaumstoff irischen den Dmckwalzer' verdj^ _{samincnsetzungen nicht auf e}ine Dicke von '-.«, de

wird Sl Ausmaß dieser stattfindenden ^N^™ ursprünglichen Dicke verdichtet werden können, d

SS. vo^an Sweiligen -f^ftnTr F sSSt 6₅ b/einer derartigen Verdichtun. das Zellgefüge d<

^_ ^J._.» „„ ah d.h. von uci jv, ^._f TT„rlr.rnrliikts zerstört werden wurde.

nen ^J^""!βΓ»^. an welcher die ve.- -^r-"^_{nden ßei ide soUen das} Verfahre

ShS¹AS: nämlich dem Ab auJpunW^der ^ ^g ^^ P^ _{veranschaulichen}. _D,

Polymerisation, und dem Ausmaß d-r _309522/4:

in den Beispielen benutzte Ausdruck »Index« ist auf dem Gebiet der Polyurethan-Herstellung gebräuchlich und bedeutet das Verhältnis von tatsächlich im Reaktionsgemisch vorhandener Menge Polyisocyanat zur theoretischen Menge Polyisocyanat. die zur Umsetzung mit alien im Reaktionsgemisch enthaltenen aktiven Wasserslofl'verbindungen erforderlich ist, multipliziert mit 100. Der Ausdruck »Aufschäumzeit« bedeutet die Zeitspanne, die zwischen der Bildung des verschäumbaren Gemisches und dem Beginn der Verdichtung des Schaumstoffs verstrich.

Beispiel 1

Zunächst wurde von Hand ein Gemisch aus 150 g eines handelsüblichen Polycsterpolyols vom Glykoltidipattyp, 67,3 g eines handelsüblichen 80 : 20-Gemisches der 2,4- und 2,6-Isomeren von Toluoldiisocyanat und J t,8 g eines Gemisches aus einem Teil eines handelsüblichen Kupplers, 1,5 Teilen eines anderen handelsüblichen Kupplers, 3,4 Teilen Wasser und 2,0 Teilen N-Äthylmorpholin zubereitet, das dann in einen etwa 178 X178 - 127 mm großen Kasten eingegossen wurde. Nach einer Aufschäumzeit von 5Va Minuten wurden die Seiten des Kastens aufgeschlitzt bzw. eingeschnitten, worauf der Schaumstoff innerhalb von 20 Minuten in einer Dornpresse von seiner maximalen Höhe von 159 mm auf eine Endhöhe von 32 mm verdichtet und hierauf 25 Stunden lang bei einer Temperatur von 110° C ausgehärtet wurde. Das erhaltene Schaumstoffgebilde besaß eine Zugfestigkeit von etwa 3,44 kg, cm-', eine Dehnung von 98.3 °'n und eine Reißfestigkeit von etwa 0.8 kg'cm.

Beispiel 2

Nach dem Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde ein Schaumstoffgießling aus einem Reaktionsgemisch hergestellt, der aus 160 g eines handelsüblichen Polycsterpolyols vom Glykoladipattyp, 50 g einer 20° «igen Lösung eines handelsüblichen aromatischen Diaminhärtcrs in einem handelsüblichen Polyesterpolyol vom Glykoladipattyp. 5 g einer Mischung eines handelsüblichen Kupplers und eines anderen handelsüblichen Kupplers im Verhältnis 2:3, 4 g N-Äthylmorpholin, 6 g Wasser und 92,7 g eines handelsüblichen 80:20-Gemisches der 2,4- und 2,6-Isomeren von Toluoldiisocyanat bestand und einen Index von 100 besaß. Der Schaumstoff wurde nach einer Aufscliäumzeit von 3,5 Minuten von seiner maximalen Höhe von 204 mm auf eine Endhöhe von 41 mm verdichtet. Der Schaumstoff wurde 5 Minuten lang im verdichteten Zustand belassen und dann 24 Stunden lang bei einer Temperatur von 110⁰C ausgehärtet. Das erhaltene Schaumstoffgebilde besaß eine Zugfestigkeit von etwa 6,31 kg/cm², eine Dehnung von 123" Ό und eine Reißfestigkeit von etwa 0,98" kg/cm.

Beispiel 3

Nach dem Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde ein Schuamstoffgebilde aus einem Reaktionsgemisch hergestellt, das aus 150 g eines handelsüblichen PoIyesterpolyols vom Glykoladipattyp, 3,79 g eines Gemisches eines handelsüblichen Kupplers und eines anderen handelsüblichen Kupplers im Verhältnis von 2:3, 3,0 g N-Äthylmorphoün, 5,1g Wasser und 48,0 g eines handelsüblichen 80:20-Gemisches der 2.4- und 2.6-Isonicren von Toluoldiisocyanat bestand und einen Index von 75 besaß. Der Schaumstoff wurde nach einer Aufscliäumzeit von 3 Minuter von seiner maximalen Höhe von 111 mm auf eint Endhöhe von 4 mm verdichtet. Nach Sminütigeir Verdichten wurde der Schaumstoff 24 Stunden law bei einer Temperatur von 110° C ausgehärtet. Da; erhaltene Schaumstoffgebildc besaß eine Zugfestigkeit von etwa 16,4 kg/cm-, eine Dehnung von 200" ι ίο und eine Reißfestigkeit von etwa 7,37 kg'cm.

Beispiel 4

Nach dem Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde eir Schaumstoffgebilde aus einem Reaktionsgemiscl· hergestellt, das aus 75 g eines handelsüblichen Polyesterpolyols vom Glykoladipattyp, 1,88 g eines Gemisches eines handelsüblichen Kupplers und eine; anderen handelsüblichen Kupplers im Verhältnis vor 2:3, 1,5 g N-Äthylmorpholin, 2,55 g Wasser unc 30,3 g eines handelsüblichen 80 : 20-Gemisches dei 2,4- und 2,6-Isomeren von Toluoldiisocyanat bestand und einen Index von 95 besaß. Nach einei Aufschäumzeit von 3,5 Minuten wurde der Schaumstoff von seiner maximalen Höhe von 77 mm aul eine Endhöhe von 2 mm verdichtet und 5 Minuter lang im verdichteten Zustand belassen. Anschließenc wurde der Schaumstoff 24 Stunden lang bei einei Temperatur von ilö°C ausgehärtet. Das erhalten« Schaumstoffgebilde besaß eine Zugfestigkeit vor etwa 27,95 kg/cm², eine Dehnung von 17% unc eine Reißfestigkeit von etwa 4,78 kg/cm.

Beispiel 5

Nach dem Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde eir Schaumstoffgebilde aus einem Reaktionsgemiscl hergestellt, das aus 200 g eines handelsüblichen Pro pylenoxid-Addukts an Glycerin mit einem Molekular gewicht von 3000 und einer Funktionalität von 3 3,0 g eines handelsüblichen Organosilikon-Netzmit tels, 6,0 g Triäthylendiamin und Wasser im Verhält nis von 0,15:2,85. 1,0 g N-Äthylmorpholin. 0,4 t Zinn(II)octoat und 72.4 g eines handelsüblicher 80:20-Gemisches der 2.4- und 2,6-Isomeren voi Toluoldiisocyanat bestand und einen Index von 9' besaß. Nach einer Aufschäumzeit von 3.5 Minutet wurde der Schaumstoff von seiner maximalen Höht von 188 mm auf eine Endhöhe von 7 mm verdichte und 5 Minuten lang im Verdichtungszustand gehai ten. Sodann wurde der Schaumstoff 24 Stunden lani bei einer Temperatur von HO⁰C ausgehärtet. Da: erhaltene Schaumstoffgebilde besaß eine Zugfestig keit von etwa 25,07 kg'cm², eine Dehnung von 90°'

und eine Reißfestigkeit von etwa 2.3 kg'cm.

Beispiel 6

Nach dem Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde eii Schaumstoffgebilde aus einem Reaktionsgemisch her gestellt, das aus je 50 g eines handelsüblichen Pro pylenoxid-Addukts an Glycerin mit einem Mole kulargewicht von 3000 und einer Funktionalität voi 3 und eines handelsüblichen Propylenoxid-Addukt an Glycerin mit einem Molekulargewicht von 200( und einer Funktionalität von 2, 1.5 g eines handeis üblichen Organosilikon-Netzmittels. 0,15 g Triethylendiamin. 2,85 g Wasser, 1,0 g N-Äthylmorpholin

\ 925 567

37,2 g eines handelsüblichen 80 : 20-Gemisches der 2,4- und 2,6-Isomeren von Toluoldiisocyanat und 0,4 g Zinn(ll)octoat bestand und einen Index von 115 besaß. Nach einer Aufschäumzeit von 2,5 Minuten wurde der Schaumstoff von seiner anfänglichen Höhe von 95 mm auf eine Endhohe von 4 mm verdichtet, wobei er 5 Minuten lang im verdichteten Zustand belassen wurde. Anschließend wurde der Schaumstoff 24 Stunden lang bei einer Temperatur von 110° C ausgehärtet. Das erhaltene Schaumstoffgebilde besaß eine Zugfestigkeit von etwa 35,2 kg/cm², eine Dehnung von 159,5 °/o und eine Reißfestigkeit von etwa 5,4 kg/cm.

Beispiel 7

Im vorliegenden Falle enthielt das zu verschäumende Reaktionsgemisch ein Adipat-Vorpolymeres in einer Menge von 142,1 g, 2 g eines handelsüblichen aus polyoxyäthyliertem Pflanzenöl bestehenden Emulgators und 2 g N-Äthylmorpholin. Das Vorpolymere wurde aus 100 g eines handelsüblichen Adipatharzes, 42,1 g eines handelsüblichen 80: 20-Gemisches der 2,4- und 2,6-Isomeren von Toluoldiisocyanat, 0,03 g Zinn(ll)octoat und 0,02 g Benzoylchlorid zubereitet. Bei der ersten Probe wurden 3,0 g Wasser, bei der zweiten Probe 3.2 g Wasser und bei der dritten Probe 3.4 g Wasser mit verwendet. Die erste Schaumstoffprobe wurde nach einer Aufschäumzeit von 3 Minuten von ihrer maximalen Höhe von 80 mm auf eine Endhöhe von 2 mm verdichtet, 5 Minuten lang unter Verdichtungsdruck belassen und dann 24 Stunden lang bei einer Temperatur von 110 C ausgehärtet. Sämtliche Versuchsbedingungen waren bei allen Schaumstoffproben bezüglich Aufschäumzeit, Druck- bzw. Verdichtungszeit sowie Aushärtezeit und -temperatur gleich, doch wurde die zweite Probe von 79 auf 2 mm und die dritte Probe von 87 auf 3 mm verdichtet. Bei der Messung der Durchlässigkeit war die erste Probe bei einem Druckabfall von 254 mm luftdurchlässig. Die zweite Probe ließ bei einem Druckabfall von 254 mm Wassersäule 0,0963 nWmin Luft je 0,09 m² Fläche und die dritte Probe beim gleichen Druckabfall 0,362 nWmin Luft je 0,09 m- Fläche durch. Bei sämtlichen drei Proben waren mit Ausnahme der in der jeweils zu verschäumenden Mischung vorhandenen Wassermenge alle Bedingungen identisch. Der Durchlässigkeitsgrad läßt sich durch Steuerung der Zusammensetzung der jeweiligen Mischung, beispielsweise durch Änderung ihres Wassergehalts, variieren. Diese Eigenart des vorliegenden Verfahrens zeigt seine spezielle Anwendbarkeit für die Herstellung von Kunstleder bzw. Lederersatz 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.

Beispiel 8

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 aufschäumende Schaumstoffe schrumpfen infolge einer Gasauswanderung aus dem Schaumstoff sowie einer Abkühlung des Gases: hierdurch wird in den SchaumstoiTzclIcn ein teilweiser Unterdrück erzeugt, der zu einem Zusammenziehen und Schrumpfen des Schaumstoffs führt. Beim vorliegenden Verfahren werden durch die Verdichtung die Zcllenfcnstcr b>.»\. -wände unter Bildung eines hochdurchlässigen Schaumstoffs aufgebrochen, so daß dem Schaumstoff keine Möglichkcit zur Schrumpfung bleibt. Dieses Beispiel wurde auf einer kontinuierlich arbeitenden Vorrichtung und nicht nach dem Chargenverfahren der vorangehenden Beispiele durchgeführt. Die Schaumstoff-Zusammensetzung bestand aus 100 Teilen eines handelsüblichen Polyäthertriolpolymeren, das zu 10 bis 30 ⁰O mit Äthylenoxid zur Bildung endständiger primärer Hydroxylgruppen abgekappt war. Das PoIyäthertriolpolymcre wurde, jeweils pro 100 Teile, mit 0,15 Teilen Zinn(ll)octoat. 3.40 Teilen Wasser, 0,5 Teilen Triäthylendiamin, 1,0 Teil N-Äthylmorpholin. 1,5 Teilen eines handelsüblichen Organosilikon-Nctzmittels und 56,0 Teilen eines handelsüblichen 80: 20-Gemisches der 2.4- und 2.6-Isomeren von Toluoldiisocyanat vermischt. Der Index betrug

as 120. Diese Zusammensetzung wurde auf einer kontinuierlich arbeitenden Vorrichtung 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 voneinander entfernte Quetschwalzen hindurchgeführt wurde. Die Vorschubgeschwindigkeit betrug 30.5 m'min; die Reaktionsteilnehmcr wurden mit einer Durchsatzmenge von 5445 g. r: in auf die Bahn aufgebracht. Die Aufschäumzeit betrug 1 Minute. Die anfängliche Umsetzung fand in einem Ofen bei einer Temperatur von 60 C statt: der Schaumstoff wurde 5 Minuten lang auf eine Dicke von etwa 1,37 η m verdichtet und anschließend 15 Minuten lang bei einer Temperatur von 110 C ausgehärtet. Das Endprodukt besaß ein gleichförmiges Gefüge mit hoher Luftdurchlässigkeit und bestand aus einem guten Schaumstoff ohne erkennbare Schrumpfung.

Beispiel 9

Das bei diesem Beispiel verwendete Reaktionsgemisch bestand aus 100 Teilen eines handelsübli- chen Polyesterpolyols vom Glykoladipattyp und jeweils bezogen auf 100 Teile 3.5 Teilen N-Äthylmorpholin. 1.0 Teil eines handelsüblichen Kupplers 1,5 Teilen eines anderen handelsüblichen Kupplers 3.4 Teilen Wasser und 56.0 Teilen eines handeis üblichen 80 : 20-Gemisches der 2.4- und 2.6-lEomerei von Toluoldiisocyanat. Der Index betrug 120. De Zumeßspalt, die Vorschubgeschwindigkeit und di Trennmatcrialien waren dieselben wie im Beispiel 5 Der Durchsatz betrug 6200 g'min. Der Schaumsto wurde nach einer Aufschäumzeit von 70 see auf ein Endhöhe von 1,37 mm verdichtet und eine halt Stunde lang bei einer Temperatur von 110° C ausgi härtet. Das Verdichtungsverhältnis, d. h. das Verhäl nis von ursprünglicher zu endgültiger Schaumstol höhe, betrug 10:1. Diese sehr schnell aufschäumen« Schaumstoff - Zusammensetzung zeigte keinerl Schrumpfung; das Endprodukt besaß eine sehr ho Durchlässigkeit und eine gute Gleichförmigkeit.

13 14

. von der Größe des verfügbaren Ofens. Die Minde-sitJeispiel Aushärtetem.rrauir bei Anwendung von erwärmten Das bei diesem Beispiel verwendete Reaktions- Umgebungsbedingungen liegt bei mindestens 60 C. gemisch bestand aus IDO Teilen eines handelsübli- Herkömmlicherweise liegt jedoch die lemperatur tür ehen Propyler.oxid-Addukts an Glycerin mit einem 5 die endgültige Aushärtung bei etwa 93 bis 13X C hei Molekulargewicht von 3000 und einer Funktionalität Verwendung von Heißlust, während die Zeitspanne. von 3 undrjeweils bezogen auf 100 Teile. 56.0 Teilen während welcher der Schaumsioff dieser Temperatur eines handelsüblichen 80: 20-Gemisches der 2.4- und ausgesetzt ist. bei Verwendung von Heißluft im »!'.■·.·- 2.6-Isomeren von Toluoldiisocyanat, 0,6 Teilen meinen bei etwa 2 bis 6 Minuten liegt. Hs im _/u Zinn(II)octoai. ES Teilen eines handelsüblichen Pro- io beachten, daß eine Endaushärtung für das Verfahren pylenoxid-Addukts an Glycerin mit einem Molekular- nicht unbedingt notwendig ist, da praktisch alle ^.■.■^nt .on K(H, und einer Funktionalität von 3. Schaumstoffe in ausreichendem Mali exotherm.-3,8 Teilen Wasser, 1,0 Teil N-Äthylmorpholin. Wärme zur vollständigen Aushärtung des Sch;..':; ίο.? Teilen Triäthy lendiamin und 1.5 Teilen eines »tolfs erzeugen. Es kann auch wünschenswert s,-i. handelsüblichen ü.ganosilikon-NeizmiiteU. Diese ^₅ vuomaul der Druckwalzen eine Erwärmung vica·- Zusammensetzung wurde, abgesehen von einem sehen: für diesen Zweck wird eine I'mgernnuM·..·'"-*,._

Durchsatz von 535Og min, unter denselben Bedin- ratiir von mindestens <i'i ( bevorzugt. Wie er.·..·

gungen wie im Beispiel ^l> verarbeitet. Die Aufschäuin- ist es in der Praxis wünschenswert, das Vertahrv. ·■

zeit betrug ¹H) Sekunden. Dieses schnell auischäu- erwärmter Umgebung durchzuführen, um die I)

inende, normalerweise stark schrumpfende Reaktion»- 20 führung eines sehnellen industriellen \eriahrei;

gemisch ergab einen guten, stark durchlässigen ermöglichen und optimale physikalische Eigene

Schaumstoff, bei welchem der größte Teil der Zeil- ten des Endprodukts /u erzielen.

wände durch Verdichtung des Schaunisioffs anfge- Wenn das schaumbik.e.ule Reakiiunsteilnchi , -

broehen worden war, während diese Zellwände noch Gemisch am Punkt.·! auf die I nlerlagel2 av

- unvollständig polymerisiert und daher noch weich 25 bracht wird, beginnt sofort die poly urcihanhikl _{: :}

waren. Reaktion. Wenn jedoch die Gasentwicklung ein'

" bevor das Gemisch die Zumeßwalz.en durch!.1 ;.

Beispiel 11 |_1Llt. ^\_Τ{\ _L\\_c Bildung des Zellgeiüges durch du ,-' -

meßwaizen zunichte gemacht. Aus diesem Gi :■"...}

Das im folgenden beschriebene Reaktionsuemiseh 30 wird die Katalyse der Zusammensetzung vo;.·

wurde zur Herstellung der Proben beim'Ί. von wel- weise so modifiziert, daß der Z-'tpunkt. an wek'_;. 1

chen die Daten des verdichteten Ausgangsniaterials die Gasentwicklung durch die W asser-Isocy .·.■ ■:

gemäß den F i g. 6. 7 und S erhallen wurden. Das Reaktion einsetzt, verschoben wird. Die Zen^r _; .

Reaktionsgemiseh. bestand aus 100 Teilen eines han- zwischen dem Mischen der Reaktionsteilnehniei" · !

delsüblichen Polyesierpolyols vom Glykoladipattyp 35 der Einleitung der Erzeugimg des Blähgases /im

und. bezogen auf jeweils 100 Teile. 44.9 Teilen eines Aufschäumen des Schaumstoffs wird als I-Tiei'· ^;.

handelsüblichen 80 : 20-Gemisches der 2.4- und bezeichnet. Durch geringfügige Herabsetzung :. 1

2.6-Isomeren von Toluoldiisocyanat. 3.5 Teilen Menge des in der Schauinslolf-Zusammcnsei/ .:■._;

N-Athylmorpholin. 3.4 Teilen Wasser. 1.0 Teil eines vorhandenen Katalysators kann diese Fließzeil . e:-

handelsüblichen Kupplers. 1.5 Teilen eines anderen 40 längen werden. Bei Verwendung eines Polyester.:,-

handelsüblichen Kupplers und 0.25 Teilen eines han- zes kann beispielsweise durch Verringerung :.r

delsüblichen Rußpigments. Der Index betrug 105. Menge an N-Athylmorpholin. Triäthy lendiamin ,.i.r

Das Reaktionsgemiseh wurde auf einer kontinuier- einem anderen vorhandenen Katalysator im Vep.:k:ch

lieh arbeitenden Vorrichtung zwischen 0.25 mm dik- zu einer herkömmlichen Schaumstoff masse die F!:eß-

ken Polypropylenbahnen verarbeitet, wobei der Zu- 45 zeit verlängert werden. Bei Verwendung eines PoK-

nießspalt auf eine Breite von 0.37 mm eingestellt war. ätherharzes eriiiht sich eine ähnliche Verlänueruni:

Der Walzspalt zwischen den einen Durchmesser von der I-ließzeit durch Herabsetzung der Menre an

305 mm besitzenden Druckwalzen wurde zwischen N-Athylmorpholin oder einem anderen eingesei/i.n

(1.S6 mm (zur Herstellung eines Produkts eiiur Dichte Katalysator im Vergleich zu einer herkömmlichen

von etwa 0.091 g cm·¹) und 0.8') mm (zur Herstellung 50 Schaumstoff-Masse. Die spezielle angewandte Kataly-

eines Produkts einer Dichte von etwa 0.945 g cm^:i) satormenge hängt von anderen in Erwägung zu ziehen-

variiert. Die Aufschäumzeilen wurden je nach dem den F-.igenschaften der Zusammensetzung sowie vor

jeweiligen Arbeitsgang ebenfalls zwischen 60 und der Fließzeit ab. Falls eine verstärkte Katalyse be

90 Sekunden variiert. Die Maschinengesdiwindigkeit entsprechender Verkürzung tier Fließzeit gewünsch

betrug etwa 24 m min. der Durchsatz, an Reakiions- 55 wird, mui.1 die Maschinenncsclivvituligkcit erhöh! wer

teilnehmen! 6177 g min. Die Aushärtung erfolgte je- den. um eine Zumessimg bzw. Verteilung des Gemi

weils bei einer Temperatur von etwa 82 C. In die- sehe;; nach Beginn des Aufschäumens zu verhindern

scm Zusammenhang ist erwähnenswert, daß die den Bei der praktischen Durchführung der F.rfinduni

Stand der Technik betreffenden Daten in den Fig. 6. sollte das kontinuierliche Verfahren mit einer lineare!

7 und 8 mit Schaumstoffen derselben Zusammen- 60 FördergesLliwindigkeit von etwa 15 m min ode

setz.img, wie beschrieben, jedoch mit Ausnahme der mehr durchgeführt werden, wobei Produktions

3.0 Teile N-Äthylmorpholin je 100 Teile, bei nach geschwindigkeiten von mindestens 24 bis 36 m mi

der Aushärtung auf die angegebene Dichte verdien- bevorzugt werden. Zur Gewährleistung derart hohe

totem Produkt erhalten wurden. Produktionsgeschwindigkeiten muß " die Abiaul Die Temperatur und die Dauer der Aushärtung des 65 geschwindigkeit der polyurethanbildenden und dt

verdichteten Schaumstoffs stromab der Druckwalzen gascntwickelnden Reaktion beträchtlich erhöht wc:

variieren je nach der speziellen angewandten Zusam- den. damit keine außergewöhnlich langen Produl

mcnsctzung und in der Praxis auch in Abhängigkeit tionsanlagen mit sehr großen Öfen angewandt werde

müssen und um zu gewährleisten, daß die Polymerisation im wesentlichen beendet ist, wenn das Schuumstoliprodukt vom Herstelkingsband abgenommen wird. Optimale Polymerisationsgeschwindigkeiten bei vorgegebener Zusammensetzung werden bei einem hohen Verhältnis von 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 polyiirethanbildenden Reaktion und der blähgasenivviekelnden Reaktion. Aus diesem Grund kann bei einer vorgegebenen Zusammensetzung, wenn ein Schaur.istoü'produkt mit e'ner maximalen Höhe bzw. Dicke \on etwa 2(K) mm oder darunter hergestellt werden soll, im allgemeinen vorausgesetzt werden, daß das Verhältnis von Innenwärme zu Masse derart ist. daß die polyurethanbiVlenden und gasentwickelnden Reaktionen so langsam ablaufen, daß eine Produktionsleistung von 15 m min oder mehr nicht wirtschaftlich erreichbar ist. da die Länge des Herstellungsbands und die Großen der Öfen außerordentlich groß sein müßten: dies irilTt insbesondere dann zu. wenn SchaumstolTe mit maximalen Höhen von etwa 76 mm oder weniger hergestellt werden sollen.

Herkömmlicherweise würde man für die Herstellung eines llexiblen Polyester-Polyurethan-Schaumstolis nicht mehr als 2.5 bis .1" u Polyesterharz vom Morpholintyp-Kalalysator. wie N-Melh\lmorpholin oder eine äquivalente Menge eines ähnlichen Stoffs mit ähnlicher katalytischer Wirkung zur Beschleunigung tier Urethanbildungs-Reaktion verwenden. Größere Katalysatormengen als die vorgenannten würden bei herkömmlichen Verfahren zu einer Schrumpfung des endgültigen SchaumstolTprodukt.·. und mithin zu seiner wirtschaftlichen Unbrauchbarkeit führen. Das vorliegende Verfahren vermeidet dagegen die Schwierigkeiten .!er Schrumpfung durch Aufbrechen der Zellmemr-'anen während des Verdichlungsschritts. bevor die Zellmembranen vollständig polymerisiert sind, um hierdurch die F.ntstelumg eines ein Schrumpfen verursachenden teilweisen Unterdrucks in den Zellen de-* SchaumstolTprodukts zu verhindern. Mithin könnui beim beschriebenen Verfahren Katalysatormengen von bis zu 4" ». bezogen auf das Polyesterharz, i'imevvandt werden, wodurch die Ablaufgeschwindigkeit der poluirethanbildenden Reaktion beträchtlich erhöht wird, die zur Bildung des Produkts benötigte Aufschäumzeit herabgesetzt wird und die Behandlung der Massen mit industriell annehmbaren Arbeitsgeschwindigkeiten und Ausrüstungen ermöglicht wird. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß eine Polyestcr-Polyurcthan-Masse mit nicht mehr als 2.5 bis 3'7o N-Äthylmorpholin oder eines vergleichbaren Katalysators eine Aufschäumzcit von mindestens 2,5 bis 3 Minuten haben würde, während die erfindungsgemäß einsetzbaren Katalysatormengen ohne weiteres Aufschäumzeiten von 60 bis 90 Sekunden zulassen.

Die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten Produkte zeigen im Vergleich zu Produkten, die unter Verwendung identischer Zusammensetzungen unter Verdichtung und Festigung bzw. Fixierung des Produkts nach der Aushärtung hergestellt worden sind, Unterschiede, die in den graphischen Darstellungen der F i g. 3, 4 und 5 veranschaulicht sind, welche Vergleiche in bezug auf eine einzige Schaumstoff-Zusammensetzung der Art gemäß Beispiel 11 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 araphischen Darstellungen gekennzeichneten Produkte wurden zunächst nach herkömmlichen Verfahren heniesiellt und ausgehärtet und anschließend ebenfalls nach herkömmlichen Verdichtungsverfahren erwärmt, verdichtet und ausgehärtet. Die mit »verdichtetes Ausizanüsmaterial·-: 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 F.ndpioJukts aus der in Beispiel 1 1 beschriebenen andersartigen Behandlung bzw. Verarbeitung ergeben. Die Vergleichsdaten lür die Ztmfestigkeit \n Maschinenrichtung, die Scherfestigkeit und die Zugfestigkeit in Richtung der Z-Achse wurden lür SchaumstofTprodukte mit jeweils der gleichen endgültigen Dichte bestimmt. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß das nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellte 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 nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Produkte gegenüber den herkömmlichen Produkten wesentlich überlegenere Eigenschaften besitzen. Obgleich die genaue Ursache, 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 bedeutet, 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 Aufbrechiing und Rückbildung bilden sich jedoch nicht alle aufgebi ocher. :n Polyurethan-Bindungen zurück, so daß die aufgebrochenen Bildungen ihre anderenfalls vorhandene Festigkeit vermissen lassen. Bei der Verdichtung des Schaumstoffs auf der Maschine auf mindestens ein Drittel seiner ursprünglichen Dicke wird die im Schaumstoff enthaltene Wärme, sofern der Wärmeverlust kontrolliert wird, auf einen wesentlich kleineren Raum beschränkt. Aus diesem Grund ist nach der Verdichtung, wenn ein beträchtlicher Teil des eingeschlossenen Gases ausgetrieben worden ist, die im verdichteten Produkt pro Massencinheit des Polymeren enthaltene Wärmemenge bedeutend größer. Es wird angenommen, daß diese zusätzliche Wärme je Massencinheil zu,· 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 Gruno unterscheiden sich die nach dem Verfahren ge näß der Erfindung hergestellten Produkte bei vorgegebener Produktdichte von den herkömmlichen Produkten in

π 18

bezug auf die größere Anzahl von vorhandenen Poly- spitze und mithin vor der Verdichtung weiter fort-

i, urethan-Bmdungcn und -Ouervernetzungen. schreiten kann. Zu diesem Zweck können der

_ά os ist zu bemerl en, da« das vorliegende Verfahren Schaumstoff-Masse Schauminhibitoren zugesetzt wer-

|; ⁿ , ^{n der Liefcrll}»g L-ines Produkts mit den vor- den, beispielsweise hydriertes Nickelchlorid und ein _F stehend genannten verbesserten physikalischen Eigen- 5 Amin, welche Aminhydrochloride bilden.

_z schalten auch insofern bemerkenswert ist, als es eine Eine besonders wichtige und wünschenswerte

^ wirtschaltliche und genaue Steuerung der endgültigen Eigenart des vorliegenden Veifahrens besteht in

y tigenschalteii des hergestellten Produkts ermöglicht. der Aufbrechung der Zellmembranen durch Au--

_r Da fur die Herstel.ung eines verdichteten Erzeugnis- übung einer Druck- bzw. Verdichtungskraft im Wr- ^ ses ni,rtin einziger Arbeitsgang erforderlich ist, wird io lauf des Verfahrens. Wie erwähnt, variiert das Aus-

_t eine gröbere Gleichförmigkeit des Endprodukts er- maß des Zellwandbruchs in Abhängigkeit von der

λ z.cit, als dies mit zwei getrennten, unterschiedlichen Größe und Geschwindigkeit der Verdichtung, dem

\erlahren, wie dies lierkömmlicherweise der Fa.i ist. Ort der Verdichtung und der betreifenden, der Wr-

mog ich ist. dichtung unterzogenen Zusammensetzung. Diese

bevorzugt werden Schaumstoit-Zusammensetzun- 15 Eigenart oder Besonderheit des vorliegenden Yeriah-

gerwnil einer maximalen Aulschäumhöhe von etwa rens. die als Netzbildung bezeichnet werden könnte.

_t .v_ Oi- ] /s. mm im Bereich von etwa ' , bis etwa ' .-,„ tritt jedoch in jedem I all in bedeutendem Grad /;.

j ^tlcr '."· '^{malLl1 llohc b/v}- ^Dl(--^- verdichte!. Selbst- tage. Hierdurch wird ein Produkt geliefert, das -.,-;

_] vcistaiHlieh kanu je nach eier Anfangsdichie und hältnismäßig durchlässig ist. wobei der Grad J-.

₍ -dicke des betreuenden SchaumsU.lls der voll.· Be- 20 Durchlässigkeit vom Ausmaß der Nei/bildung. d.-

₍ reici von ;, his ' „, im Hinblick darauf nicht an- Dichte des Produkt- und der Art der auf dem

₍ wen üh; ir sein, da ti d ■ Dichte des f-.ndprudukts zur duki gebildeten Haut abhängt. Die-e Produkte ci-ικ

_i beiliehaltimg eines /.eilgetuges eine Dichte von etwa sich jedoch wegen dieser Durchlässigkeit ganz be ■.

I. gem· nicht überschreien werden darf. dersiiir Anwendungsgebiete, v.io für suitheii-cih

In diesem /usammenhanu ist zu erwähnen, daß es _a5 bzw. Kunstleder und liir F-.ltermedien. '

bei spe/,ellen Zusammensetzungen wünschenswert Infolge des dichten Zellgefüges der nach die.ci

sein kann, die Zeiispannc zu verlängern, welche die Verfahren herstellbaren Produkte sind die-, be··..·

/.usiimmensetzung zum hrreichen der Anstiegspitze ders brauchbar als Dichiungsmalenalien und Schal

benotigl. damit die Pokmensation vor der Anstieg- dämmstofle.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines durchlässigen, flexiblen, ofTenzelligen, urethangruppenhaltigen Polymerschaumsioffs durch Umsetzen eines Polyisocyanates und einer Polyhydroxy!verbindung in Gegenwart eines Treibmittels unter Bildung eines Schaumstoffs, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumstoff vor Beendigung der Polymerisationsreaktion und nach Erreichen seines RoIi- bzw. Feuchtpunkts verdichtet und schließlich nach erfolgter Verdichtung ausgehärtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumstoff auf eine Dicke im Bereich /wischen etwa

und

der maximalen Sch i'imsioffhöhe bzw. -dicke \or der Verdichtung veidichiet wird.

3. Verfahien nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß ein Schaumstoff, der nach (SO bis ¹X) Sekunden nach Beginn der polyurethanbiklenden Reaktion sen jii Roh- bzw. Feuchtpunkt erreicht hat. von der maximalen Höhe bzw. Dicke von 2(H! mm verdichtet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung in einer Umgebungstemperatur von mindestens 60 C Jurchüefühit wird.