DE1959921B2 - Verfahren zur Herstellung von flexiblen Polyurethanschaumstoffen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von flexiblen PolyurethanschaumstoffenInfo
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Description
Die Herstellung von flexiblen Polyurethanschaumstoffen ist seit langem bekannt. In der US-PS 28 66 774
wird ein Verfahren zur Herstellung von Polyurethankautschuken durch Umsetzung eines Polyätherglykols
vom Molekulargewicht von mindestens 600 mit einem organischen Polyisocyanat beschrieben. Obwohl diese
Polyurethanelastomeren etwas flexibel sind, ist ihre Dichte im allgemeinen größer als ungefähr 640,8 g/l, und
man kann nicht ohne weiteres eine Steuerung der Dichte während der Herstellung erzielen. Außerdem
können im allgemeinen Elastomere dieser Art nicht durch ein kontinuierliches Verfahren, sondern nur durch
absatzweises Gießen oder Formpressen hergestellt werden.
Die bekannten Polyurethanschaumsloffe befriedigen zwar hinsichtlich Flexibilität und Wirtschaftlichkeit,
jedoch nicht hinsichtlich Dichte, Rückprallelastizität und Dauerhaftigkeit als Unterlage z. B. für Bodenbeläge.
Man hat Versuche unternommen, die Dichte von flexiblen Polyurethanschaumstoffen zu erhöhen, doch
die angewendeten Verfahren und die erhaltenen Ergebnisse wiesen aus verschiedenen Gründen Mangel
auf.
So können gemäß der US-PS 32 98 976 flexible Polyurethanschaumstoffe mit einer Dichte von ungefähr
48,06 g/l bis 67,284 g/l hergestellt werden, indem man dem Polyurethanansatz Bariumsulfat in feinteiligcr
Form einverleibt. Außer dem Erfordernis eines zusätzlichen
Bestandteils sind derartige Polyurethanschaumstoffe jedoch für solche Anwendungszweckc ungeeignet,
bei denen dichtere, flexible Polyurethanschaumsloffe benötigt werden.
Es ist ebenfalls bekannt, daß das Zusammendrücken von Polyarethanschaumstoffen ohne Einhaltung einer
langen Härtungsperiode eine dauernde Verdichtung des inneren Anteils des Schaumstoffes bewirkt, wobei das
ganze Formstück unbrauchbar wird Diese unerwünschte Erscheinung wird in »Mobay Chemical Company
Technical Information Bulletin No. 38-Fl 4« vom 25. November 1959 beschrieben.
In dem in der GB-PS 9 25 249 beschriebenen Verfahren zur Herstellung von flexiblen Polyurethan-Schaumstoffen
wird der Schaum auf weniger als die Hälfte seines Volumens komprimiert und dann bis
praktisch auf das ursprüngliche Volumen expandiert Durch diese Behandlung werden geschlossene Zellen
gegebenenfalls aufgebrochen, aber nicht bleibend deformiert
Vorliegender Erfindung Iac nun die Aufgabe zugrunde,
ein einfaches und wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung von flexiblen Polyurethanschaumstoffen
mit inhomogenem Aufbau zur Verfügung zu stellen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von flexiblen Polyurethanschaumstoffen
mit einer Dichte von 24,03 g/l bis 240,3 g/l mit verdichtetem Kern und äußeren Schichten niedrigerer
Dichte durch Umsetzung von organischen Polyiso-
r> cyanaten mit Polyäther- oder Polyesterpolyolen in
Gegenwart von Treibmitteln, Katalysatoren und gegebenenfalls Netzmitteln unter freiem Aufschäumen und
anschließende Verdichtung des hergestellten Schaums unter Druck, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man
»ι den in einer Reaktionszone frei aufgeschäumten
Polyurethanschaum mit einer Dichte von 12,816 g/l bis 64,08 g/l innerhalb von 0 bis 10 Minuten nach
Beendigung des Aufschäumens auf 2L bis Vio seines
ursprünglichen Volumens für eine Dauer von 0,1 bis 10
Γι Minuten verdichtet, dann den Verdichtungsdruck
aufhebt und den verdichteten Schaum vollständig aushärtet, wobei man bei einer Verdichtung nach der
Beendigung des A'ifschäumens die Zeitspanne bis zum
Aufbringen des Verdichtungsdrucks und die Umge-
•Ki bungstemperatur des Schaums wie folgt wählt:
a) innerhalb 0 bis 2,5 Minuten zwischen 7,22 und
204,440C,
204,440C,
b) innerhalb 2,5 bis 5 Minuten zwischen 7,22 und
93,33° C und
93,33° C und
c) innerhalb 5 bis 10 Minuten zwischen 7,22 und
37,78° C.
37,78° C.
Der hier in der Beschreibung verwendete Ausdruck »freie Aufschäumdichte« bedeutet diejenige Dichte, die
r)(i ein Polyurethanschaum haben würde, wenn man die
schaumbildende Reaktionsmischung ohne Anwendung von Verdichtungsdruck aufschäumen und aushärten
läßt.
Die erhaltenen flexiblen Polyurethanschaumstoffe
■)r> sind durch überragende physikalische Eigenschaften
ausgezeichnet und eignen sich rür eine Vielzahl von
Anwendungsgebieten. So besitzen die flexiblen Polyurethanschaumstoffe Ober- und/oder Unterschichten
von weniger dichten, flexiblen Polyurethanschäumen.
mi Während derartige Erzeugnisse zum Gebrauch für
Polsterzwecke wünschenswert sind, erfordern andere Verwendungszwecke, daß lediglich ein Teil des
Polyurcthanschaumstoffes verdichtet ist. Demgemäß beschneidet man den verdichteten Polyurcthanschaum-
iv'i stoff, um die unerwünschten Außenschichten zu
entfernen, oder verwendet bei der Bildung ein fluorhalliges Treibmittel, um die Bildung solcher
Schichten auf ein Minimum herabzusetzen. Nach dem
Verfahren vorliegender Erfindung kann das Ausmaß der äußeren, weniger dichten, flexiblen Polyurethanschäume
in dem vorstehend beschriebenen Erzeugnis durch Verlängern der Verdichtungsdauer herabgesetzt oder
vermieden werden. Weiterhin kann man in geeigneter Weise Verdichtungsmaßnahmen zur Herabsetzung der
Dauer der zur Beseitigung dieser Außenschichten bei
dem Produkt erforderlichen Verdichtungsperiode anwenden.
Das wesentliche Merkmal bei diesem Verfahren besagt, daß man einen Verdichtungsdruck für eine
Dauer von 0,1 bis 10 Minuten auf einen teilweise gehärteten Polyurethanschaum zu jeder beliebigen Zeit
nach Abschluß des Aufschäumens anwendet, das sich durch das Auftreten von Blasen an der Schaumoberfläehe
anzeigt
Während der Zeitspanne, die zwischen der Beendigung des Aufschäumens des ungehärteten Schaums und
dem Aufbringen des Verdichtungsdrucks liegt im folgenden als »Preßzeit« bezeichnet hält man die
teilweise gehärtete, aufgeschäumte Masse innerhalb eines kritischen Umgebungstemperaturbereiches. Liegt
demgemäß die Preßzeit zwischen 0 und 2,5 Minuten, so wendet man Temperaturen zwischen 7,22 und 204,44° C
an, vorzugsweise zwischen 7,22 und 93,33°C. Engere Temperaturbereiche werden dann verwendet, wenn die
teilweise gehärtete, aufgeschäumte Masse auf einer längeren Preßzeit gehalten wird. Liegt daher die
Zeitspanne zwischen 2,5 und 5 Minuten, so hält man die Temperaturen zwischen 7,22 und 93,33° C, vorzugsweise J<
> zwischen 7,22 und 37,78° C, während man Temperaturen zwischen 7,22 und 37,78° C, vorzugsweise zwischen 7,22
und 29,44°C, anwendet, wenn 5 bis 10 Minuten vergehen, bevor man einen Verdichtungsdruck auf die
teilweise gehärtete aufgeschäumte Masse anwendet. r>
Zur Erzielung der gewünschten Temperaturen wendet man übliche Mittel, wie öfen und gegebenenfalls
Kühlsysteme, an.
Bei betrieblichen Arbeitsweisen arbeitet man in besonders bevorzugter Weise unter Umgebu,igsbedin- ·»»
gungen und wendet infolgedessen hierbei Temperaturen zwischen 21,11 und 43,33°C an, während man eine
beliebige Preßzeit innerhalb eines weiten Bereiches von 0 bis 10 Minuten aufrechterhält.
Erfindungsgemäß wendet man dann einen Verdich- -ir>
tungsdruck für eine Dauer von 0,1 bis 10 Minuten an. Diese Dauer, in der Beschreibung als »Preßdauer«
bezeichnet, ist diejenige Zeitspanne, in der die teilweise gehärtete aufgeschäumte Masse auf ihrem höchsten
erwünschten Durchbiegungspunkt gehalten wird. Wer- w den daher Preßwalzen als Preßmittel verwendet, so
mißt man die Preßdauer nach der Länge der Zeit, nach der der Schaum auf die geringste vorbestimmte Höhe
gepreßt wird.
Man kann beliebige geeignete Preßmittel, wie v<
Walzen und Platten, in geeigneter Weise zur Verdichtung der teilweise gehärteten aufgeschäumten Masse
anwenden. Man kann auch ein einziges erhitztes Preßmittel, beispielsweise eine obere oder eine untere
Platte, für den Fall anwenden, wenn ein Erzeugnis mit t>o
einer einzigen wenigerdichten Außenschicht gewünscht wird.
Nachdem der teilweise gehärtete Polyurethanschaum die gewünschte Dauer dem Druck der Verdichtungsmittcl
unterworfen worden ist, wird der Verdichtungsdruck ·>Γ>
aufgehoben und das Aushärten des verdichteten Materials vollendet. Obwohl man das Aushärten durch
Hitzeanwendung beschleunigen kann, ist gewöhnlich eine solche Behandlung nicht erforderlich, da der
Schaum unter Umgebungsbedingungen vollständig aushärtet Es ist daher einzusehen, daß man die
Vervollständigung der Härtung mit oder ohne Anwendung erhöhter Temperaturen bewirken kann und daß
beide Mittel durch die Verfahrensstufe umfaßt werden, die in der Beschreibung und im Anspruch als »Aufheben
des Verdichtungsdrucks und Vollendung der Aushärtung der verdichteten aufgeschäumten Masse« bezeichnet
wird.
Nach Aufhebung des Verdichtungsdrucks und Vollendung der Aushärtung kann der verdichtete Schaum
einen geringen Teil des Unterschieds zwischen seiner ursprünglichen und der durch das Pressen entstandenen
Höhe wiedererlangen, wobei der Grad der Wiedererlangung von den besonderen Verfahrensveränderlichen
abhängt Weil der Schaum jedoch verdichtet worden ist, ist es erklärlich, daß er seine ursprünglichen Dimensionen
niemals vollständig wiedererlangen wird.
Bei der Herstellung der verdichteten Polyurethanschaumstoffe nach vorliegender Erfindung kann man
entweder das sogenannte »Einstufenverfahren« oder das »Semi-Prepolymerverfahren« anwenden. Man kann
jede Kombination aus Polyätherpolyolen und Polyesterpolyolen, organischen Polyisocyanaten, Treibmitteln,
Katalysatoren und anderen zur Bildung eines flexiblen Polyurethanschaumstoffes befähigte Reaktionsteilnehmer
bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens anwenden. Der Ausdruck »Polyurethanansatz«
soll jede beliebige Kombination mit der Maßgabe umfassen, daß das den Polyurethanschaumstoff bildende
Gemisch eine Dichte nach freiem Aufschäumen zwischen 12,816 und 64,08 g/l besitzt. Typische Ansätze
sind in der US-PS 30 72 582 und der CA-PS 7 05 938 beschrieben.
Obwohl man — wie oben ausgeführt — sowohl Polyätherpolyole als auch Polyesterpolyole bei der
Durchführung des Verfahrens der Erfindung verwenden kann, setzt man bei den bevorzugten Ausführungsformen
Polyätherpolyole ein. Beispiele für geeignete Polyätherpolyole sind oxyalkylierte mehrwertige Alkohole
mit einem Molekulargewicht im Bereich zwischen 700 und 10 000, vorzugsweise zwischen 1000 und 6000.
Die Hydroxylzahl des Polyätherpolyols beträgt im allgemeinen höchstens etwa 250, vorzugsweise ungefähr
25 bis 175. Diese oxyalkylierten mehrwertigen Alkohole
werden im allgemeinen durch Umsetzung eines mehrwertigen Alkohols mit einem Alkylenoxid, beispielsweise
Äthylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid, Amylenoxid, Epichlorhydrin oder deren Gemischen, in
Gegenwart eines alkalischen Katalysators entweder durch statistische oder durch stufenweise Addition
hergestellt.
Beispiele für mehrwertige Alkohole sind Äthylenglykol,
Pentaerythrit, Methylglucosid, Propylenglykol, 2,3-Butylenglykol, 1,3-Butylenglykol, 1,5-Pentandiol,
1,6-Hexandiol, Glycerin, Trimethylolpropan, Sorbit, Rohrzucker und deren Gemische. Gegebenenfalls kann
ein Teil oder die Gesamtmenge des mehrwertigen Alkohols durch eine andere Verbindung mit mindestens
zwei aktiven Wasserstoffatomen ersetzt werden, wie Alkylamine, Alkylenpolyamine, cyclische Amine, Amide
und Polycarbonsäuren. Geeignete Alkylamine und Alkylenpolyamine sind beispielsweise Methylamin,
Äthylamin, Propylamin, Butylamin, Hexylamin, Äthylendiamin, 1,6-Hexandiamin und Diäthylentriamin. Auch
kann man solche cyclische Amine, wie Piperazin, 2-Methylpiperazin und 2,5-Dimethylpiperazin, verwen-
den. Amide, wie Acetamid, Succinamid und Benzolsulfonamid, stellen eine weitere Klasse von
Verbindungen mit aktiven Wasserstoff atomen dar. Eine weitere Klasse derartiger Verbindungen mit aktiven
Wasserstoffatomen sind Di- und Polycarbonsäuren, wie Adipinsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure und Diglykolsäure.
Die Verbindung kann auch verschiedene funktionelle Gruppen mit aktiven Wasserstoff atome;; enthalten,
wie Citronensäure, Glykolsäure oder Äthanolamin. Man kann auch aromatische Polyamine, wie Toluylendiamin,
verwenden. Mischungen von oxyalkylierten mehrwertigen Alkoholen sind ebenfalls zur Verwendung
bei dem erfindungsgemäßen Verfahren geeignet
Beispiele für geeignete organische Polyisocyanate sind Toluylendiisocyanat, wie
Isomerengemische im Verhältnis 4 :1 oder
65 :35 der 2,4- und 2,6-Isomeren,
Äthylendiisocyanat,
Propylendiisocyanat,
MethyIen-bis-(4-phenylisocyanat),
3,3'-Bitoluol-4,4'-diisocyanat,
Hexamethylendiisocyanat,
Naphthalin-13-diisocyanat,
Polyphenylen-polymethylen-isocyanatund
Gemische davon.
Die Menge des bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Polyisocyanats soll so groß sein, daß
mindestens 0,7 NCO-Gruppen pro Hydroxylgruppe im Reaktionssystem vorliegen, die sowohl das Polyol als
auch ein beliebiges verwendetes Zusatz- oder Treibmittel umfaßt. Man kann zweckmäßigerweise einen
Überschuß an Polyisocyanaten anwenden, jedoch ist dies im allgemeinen wegen der hohen Kosten der
Polyisocyanate nicht erwünscht. Man verwendet daher vorzugsweise so viel Polyisocyanat, daß nicht mehr als
ungefähr 1,25 NCO-Gruppen pro Hydroxylgruppe und vorzugsweise zwischen ungefähr 0,9 und ungefähr 1,5
NCO-Gruppen pro Hydroxylgruppe zur Verfugung stehen. Das Verhältnis der NCO-Gruppen zu den
OH-Gruppen, multipliziert mit 100, wird als »Index« bezeichnet.
Als Treibmittel können jede für diesen Zweck verwendbaren bekannten Verbindungen, wie Wasser
oder auch organische Treibmittel mit bis zu ungefähr 7 Kohlenstoffatomen verwendet werden., wie halogenierte
Kohlenwasserstoffe, niedrigmolekulare Alkane, Alkene, Äther und Gemische davon. Beispiele für geeignete
halogenierte Kohlenwasserstoffe sind Monofluortrichlormethan, Dichlorfluormethan, Difluordichlormethan,
U^-Trichlor-l^-trifluoräthan, Dichlortetrafluoräthan,
Äthylchlorid, Methylenchlorid, Chloroform und Tetrachlorkohlenstoff. Beispiele für geeignete
Alkane, Alkene und Äther sind Methan, Athan, Äthylen, Propan, Propylen, Pentan, Hexan, Heptan, Äthyläther,
Diisopropyläther und Gemische davon. Die Menge des verwendeten Treibmittels kann innerhalb eines weiten
Bereiches schwanken. Im allgemeinen werden jedoch die halogenierten Kohlenwasserstoffe in einer Menge
von 1 bis 50 Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile Polyol und Wasser, im allgemeinen in einer Menge von 1,0 bis
6,0 Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile Polyol verwendet.
Beispiele für geeignete Katalysatoren sind tertiäre Amine und Metallsalze, insbesondere Zinnsalze. Beispiele
für geeignete tertiäre Amine sind N-Methylmorpholin, N-Hydroxyäthylmorpholin, Triethylendiamin,
Triäthylamin und Trimothylamin. Beispiele für geeignete Metallsalze sind Salze von Antimon, Zinn und Eisen,
wie Djbutylzinndilaurat und Zinnoctoat Es kann jede katalytische Menge der Katalysatoren verwendet
werden. Vorzugsweise setzt man als Katalysator ein Gemisch aus einem tertiären Amin und einem
Metallsalz ein. Der Katalysator oder das Katalysatorgemisch wird gewöhnlich in einer Menge von 0,5 bis 1,5,
vorzugsweise von 0,075 bis 0,50 Gewichtsprozent, bezogen auf das Polyol, verwendet
Bei der erfindungsgemäßen Herstellung der Polyurethanschaumstoffe werden vorzugsweise geringe Mengen
eines zweckdienlichen Netzmittels als Porenregler mitverwendet Beispiele für geeignete Porenregler sind
Siliconöle und Seifen, sowie die Siloxan-Oxyalkylen-Blockmischpolymerisate
(vgl. US-PS 28 34 748 und das Buch »Rigid Plastic Foams« von TH. Ferrigno, New
York, Reinhold Publishing Corp., 1963, S. 38—42). Im
allgemeinen verwendet man bis zu 2 Gewichtsteile Netzmittel als Porenregler auf 100 Teile Polyol.
Man kann verschiedene Zusätze mitverwenden, die zur Einstellung unterschiedlicher Eigenschaften dienen;
beispielsweise können Füllmittel, wie Ton, Calciumsulfat oder Ammoniumphosphat, zur Erniedrigung der Kosten
und zur Verbesserung der physikalischen Eigenschaften zugefügt werden. Farbstoffe können zur Farbgebung
und Glasfasern, Asbest oder synthetische Fasern zur Erhöhung der Festigkeit zugefügt werden. Außerdem
kann man Weichmacher, Desodorantien und Antioxidantien mitverwenden.
Man kann den flexiblen Polyurethanschaumstoff
Man kann den flexiblen Polyurethanschaumstoff
jo absatzweise herstellen. Ein absatzweises Verfahren
besteht beispielsweise darin, daß man den Polyurethanansatz in einen geeigneten Behälter einbringt, den
Ansatz aufschäumen und die Härtungszeit ablaufen läßt, währenddessen eine Umgebungstemperatur innerhalb
des beschriebenen kritischen Bereiches aufrechterhalten wird, daß man dann den Behälter von der teilweise
gehärteten aufgeschäumten Masse entfernt und anschließend die Verdichtungsmaßnahmen anwendet.
Man bringt die gewünschte Zeitdauer mittels Platten oder Walzen einen Verdichtungsdruck auf die aufgeschäumte
Masse auf, um sie auf 2/3 bis Vio ihres ursprünglichen Volumens zu verdichten und dann zu
entfernen, um den verdichteten Schaum vollständig aushärten zu lassen.
Man wendet jedoch vorzugsweise, insbesondere in der Praxis, ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung
der flexiblen Polyurethanschaumstoffe an. Ein beispielsweise anwendbares kontinuierliches Verfahren
besteht darin, den Polyurethanansatz in einer geeigneten Mischvorrichtung zu vermischen und die erhaltene
Mischung auf ein bewegtes Förderband mit seitlicher. Begrenzungsmitteln, um ein Abfließen der flüssigen
Masse zu verhindern, aufzubringen. Die seitlichen Begrenzungsmittel sind so lange erforderlich, bis die
Masse ausreichend geliert ist, um ihr eigenes Gewicht zu tragen. Bei fortschreitender Reaktion, während sich das
Reaktionsgemisch auf dem Förderband bewegt, bilden sich Blasen, die eine Volumenvergrößerung und die
Bildung eines ungehärteten porösen Gels bewirken.
Nachdem das ungehärtete poröse Gel durch das Förderband eine vorbestimmte Zeit bei einer geeigneten
Umgebungstemperatur transportiert worden ist, führt man die erhaltene, teilweise gehärtete aufgeschäumte
Masse zwischen einer geeigneten Verdichtungsvorrichtung hindurch, beispielsweise durch ein
Paar Bänder, die durch sich drehende Preßwalzen getragen werden, wobei die Länge der Bänder der
Wirkung der gewünschten Verdichtungsdauer angepaßt
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ist. Geeignete Mittel, um den verdichteten Polyurethanschaum in Streifen zu schneiden, können an einer weiter
vorn liegenden Stelle längs des Förderbandes angeordnet sein.
Wie eingangs bereits ausgeführt wurde, sind die r,
erfindungsgemäß hergestellten Polyurethanschaumstoffe für ausgewählte Anwendungsgebiete besonders
geeignet. Beispielsweise kann man sie verwenden als Innensohlen und Futter für Schuhe; als Unterlage,
entweder als Verbundteil oder als getrennte Schicht, für aus Gummi, Asphalt, Vinylasbest, Vinylpolymerisaten,
Linoleum, chlorierten Polyäthylenelastomeren und anderen Materialien hergestellte Fußbodenplatten; als
Teppichunterlage und -polsterungen, entweder als Veruundteil oder als getrennte Schicht, für Teppiche r>
und Vorleger beispielsweise aus Wolle, Polyamiden, Baumwolle, Kunstseide, Acrylverbindungen, Polypropylen
und anderen Materialien; als Dichtungen und Packungen aller Art; zu Polsterungszwecken, einschließlich
für Fußbodenpolsterungen für gewerbliche Zwecke, wo ein längeres Stehen erforderlich ist,
Tischpolsterungen oder Tischpolsterungskonstruktionen, als Tastenpolsterungen für Musikinstrumente, auch
Zungeninstrumente, zu Verpackungszwecken für empfindliche Instrumente; zur Verwendung als Bänder, 2>
insbesondere dort, wo chemische Beständigkeit von Bedeutung ist; Paßdichtungen und Abschlüsse für
Kraftfahrzeuge, Kühlvorrichtungen und andere Anwendungszwecke; als Filtermaterial; als Dichtungsstreifen
und -leisten; als Schwingungsdämpfer; einschließlich Ji 1
Motorenlagerungen; für Sportausrüstungen; als Hammer für Pianokonstruktionen; als Vollreifen für
Gabelstapler; bei Bedachungssystemen, einschließlich der Verwendung in Schichtkörpern, wie mit chloriertem
Polyäthylen: als Unterlagen für Fußbodenmaterial, r> einschließlich Fliesen, Platten und Folien; als Unterlage
für Folienmaterialien für Fußböden als Hauptbestandteil oder als Folie; als Polsterung und als Behälterfutter
für empfindliche Instrumente: als industrielle Walzenbeschichtung; als elastische Hammerköpfe: als Flaschenkapseifutter;
als Anschlagbrettkonstruktion; als Abschlußdichtungsmittel, wie für Fässer. Kübel und andere
Behälter; als atmungsfeste Beläge für Treppenstufen und stark begangenen Bodenflächen; für Fender an
Lagedocks; als Tafelschwämme; als Gummischrubber für verschiedene Anwendungsgebiete; als Scheibenwischer:
als Türabtreter: als rutsch- und kratzfeste Platten für Lampenunterlagen, Schreibtischzubehör, Vasen um
Zubehör; als druckempfindliche Klebebänder; al: Schallplattentellerpolsterungen; als Kraftfahrzeug
pedalüberzüge; als Rückstoßpolster für Feuerwaffer und als Kraftfahrzeugpolster.
Die nachstehenden Beispiele erläutern die Erfindung Alle Teile und Prozentangaben beziehen sich auf da;
Gewicht, wenn nichts anderes angegeben ist.
Beispiele 1 bis 6
Man stellt aus den folgenden Bestandteilen mit der angegebenen Anteilen einen Polyurethanansatz mi
einer freien Aufschäumdichte von ungefähr 24,03 g/ her:
Bestandteile
Anteile
Oxypropyliertes Glycerin
(Molekulargewicht 3000)
(Molekulargewicht 3000)
Wasser
Silicon-Netzmittel·)
Triäthylendiamin
Zinnoctoat
Toluol-diisocyanat (80% 2,4- und
20% 2,6-Isomeres, Index 105)
20% 2,6-Isomeres, Index 105)
100
1,5
0,10
0,25
49.8
0,10
0,25
49.8
*) Dieses Netzmittel ist ein Blockmischpolymerisal eines Polydimethylsiloxans und eines Polyäther-Harzes.
Bei Verwendung des obigen Ansatzes erhält man sechs Schäume, die als Beispiele 1 bis 6 bezeichnet
werden, indem man jeden Schaum in einen quadratischen Behälter mit 20,32 cm Seitenlänge und 10,16 cm
r> Höhe eingießt und bei 23,89°C eine 90 Sekunden lange
Preßzeit nach Abschluß des Aufschäumens beläßt. Man entfernt den Behälter und verdichtet den Schaum, der
bis zu einer Höhe von 10,16 cm aufgeschäumt war, unter
Umgebungsbedingungen in einer mit einer 2,54 cm
4" weiten Abstandshalterung ausgerüsteten Handpresse.
Man ändert bei jedem Schaum die Dauer der Verdichtung, wie es in der Tabelle I angegeben ist. Nach
Beendigung der Verdichtungsdauer läßt man jeden Schaum vollständig aushärten und bestimmt die Dicke
■>"> der verdichteten Schicht und die äußeren Leichtstoffschichten.
Die Dichte jeder verdichteten Schicht liegt zwischen ungefähr 64,08 und ungefähr 88,11 g/l.
Beispiel | Verdichtungs- | 5 | Dicke nach dem | Pressen in cm | Oberschicht | Unterschicht | unverdichtet |
uüuer | 30 | Gesamthöhe | Kerndicke | (insgesamt) | |||
(S) | 60 | 1,27 | 1,27 | 2^4 | |||
1 | 120 | 5,08 | 2,54 | 0,79 | 0,318 | 1,11 | |
2 | 300 | 3,65 | 2,54 | 0,635 | O3I8 | O35 | |
3 | 600 | 3,5 | Z54 | 0318 | 0 | 0,318 | |
4 | 3,18 | 2,86 | 0,476 | 0 | 0,476 | ||
5 | 3,18 | 2,70 | 0 | 0 | 0 | ||
6 | 3,02 | 3,02 | |||||
Wie aus den Beispielen 1 bis 6 hervorgeht, vermindert man keine meßbare äußere Leichtstoffschicht am Boden
die Erhöhung der Zeit der Verdichtungsdauer die Dicke 65 des Schaums, und wenn man die Verdichtung 10
der äußeren Leichtstoffschichten beträchtlich. Wenn Minuten andauern läßt, erhält man weder am Boden
man, wie aus den Beispielen 4,5 und 6 ersichtlich ist, die noch an der Oberseite des Schaums eine Leichtstoff-Verdichtung
mindestens 2 Minuten andauern läßt erhält schicht.
Beispiele 7 bis 19
Unter Anwendung des Polyurethanansatzes der Beispiele 1 bis 6 bildet man durch Eingießen jedes
Ansatzes in einen quadratischen Behälter mit 20,32 cm Seitenlänge und 10,16 cm Höhe zwölf Schäume, die als
Beispiele 7 bis 19 bezeichnet sind. Dann läßt man bei 23,89°C eine 90 Sekunden lange Preßzeit vergehen,
nachdem sich Blasen an der Oberfläche des Schaums zeigen, was den Abschluß des Aufschäumens anzeigt.
Man entfernt dann den Behälter und verdichtet den Schaum, der auf eine Höhe von 10,16 cm angestiegen
war, in einer mit Heizmitteln in jeder Platte versehenen »Elmesw-Presse. Zwischen den Platten ordnet man eine
10
2,54 cm dicke Abstandshalterung derart an, daß jeder Schaum in einer in der Tabelle Il angegebenen
Zeitdauer auf eine Dicke von 2,54 cm verdichtet wird. Man erhitzt die Platten in jedem Beispiel auf die in der
Tabelle Il angegebene Temperatur. Gemäß Beispiel 19 erhitzt man lediglich die Bodenplatte, um die Wirkung
eines einzigen erhitzten Preßelements auf die Struktur des Produkts zu zeigen.
Nach Beendigung der Preßdauer läßt man jeden Schaum vollständig aushärten und bestimmt die Dicke
der verdichteten Schicht und die äußeren Leichtstoffschichten. Jede verdichtete Schicht weist eine Dichte
zwischen ungefähr 64,08 und ungefähr 88,11 g/l auf.
Tabelle 1! | Temperatur | Ver | Dicke nach dem | Pressen in cm | Oberschicht | Unterschicht | unverdichtet |
Beispiel | dichtungs- | (unverdichtet) | (unverdichtet) | (insgesamt) | |||
dauer | Gesamthöhe | Kerndicke | 0,66 | 0,61 | 1,27 | ||
(°C) | W | 0,51 | 0 | 0,51 | |||
50 | 5 | 3,96 | 2,69 | 0 | 0 | 0 | |
7 | 50 | 20 | 3,30 | 2,79 | 0,61 | 0,76 | 1,37 |
8 | 50 | 90 | 2,79 | 2,79 | 0,10 | 0 | 0,10 |
9 | 75 | 5 | 3,96 | 2,59 | 0 | 0 | 0 |
10 | 75 | 20 | 3,10 | 3,00 | 0,76 | 1,63 | 2,39 |
11 | 75 | 45 | 2,94 | 2,94 | 0 | 0 | 0 |
12 | 100 | 5 | 4,68 | 2,29 | 0,66 | 0 | 0,66 |
13 | 100 | 20 | 3,00 | 3,00 | 0 | 0 | 0 |
14 | 150 | 5 | 3,45 | 2,79 | 0,71 | 0,36 | 1,07 |
15 | 150 | 20 | 3,68 | 3,68 | 0 | 0 | 0 |
16 | 175 | 5 | 3,46 | 2,39 | 0,81 | 0 | 0,81 |
17 | 175 | 10 | 3,10 | 3,10 | |||
18 | 100/25 | 20 | 3,40 | 2,59 | |||
19 | (unten/oben) | ||||||
Wie aus der Tabelle II ersichtlich ist, setzt die Erhitzung der Preßmittel die für die vollständige Verdichtung
des teilweise gehärteten Polyurethanschaums erforderliche Preßdauer herab.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung von flexiblen Polyurethanschaumstoffen mit einer Dichte von 24,03 g/l bis 240,3 g/l mit verdichtetem Kern und äußeren Schichten niedrigerer Dichte durch Umsetzung von organischen Polyisocyanaten mit Polyäther- oder Polyesterpolyolen in Gegenwart von Treibmitteln, Katalysatoren und gegebenenfalls Netzmitteln unter freiem Aufschäumen und anschließende Verdichtung des hergestellten Schaums unter Druck, dadurch gekennzeichnet, daß man den in einer Reaktionszone frei aufgeschäumten Polyurethanschaum mit einer Dichte von 12,816 g/I bis 64,08 g/l innerhalb von 0 bis 10 Minuten nach Beendigung des Auf Schäumens auf 2/3 bis '/ι ο seines ursprünglichen Volumens für eine Dauer von 0,1 bis 10 Minuten verdichtet dann den Verdichtungsdruck aufhebt und den verdichteten Schaum vollständig aushärtet, wobei man bei einer Verdichtung nach der Beendigung des Aufschäumens die Zeitspanne bis zum Aufbringen des Verdichtungsdrucks und die Umgebungstemperatur des Schaums wie folgt wählt:a) innerhalb 0 bis 2,5 Minuten zwischen 7,22 und
204,440C,b) innerhalb 2,5 bis 5 Minuten zwischen 7,22 und
93,33° C undc) innerhalb 5 bis 10 Minuten zwischen 7,22 und
37,780C.
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