DE1959921C3

DE1959921C3 - Verfahren zur Herstellung von flexiblen Polyurethanschaumstoffen

Info

Publication number: DE1959921C3
Application number: DE1959921A
Authority: DE
Inventors: Mario Andrew Milford Conn. Gambardella
Original assignee: Olin Corp
Current assignee: Olin Corp
Priority date: 1968-11-29
Filing date: 1969-11-28
Publication date: 1981-05-21
Also published as: DK135659C; CA927069A; NL163459C; DK135659B; DE1959921B2; FR2024564A1; SE364295B; NL6917114A; US3577519A; ES373817A1; DE1959921A1; BE742411A; JPS5340626B1; NL163459B

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 Polyurethanschaumstoffe 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 Mängel 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 feinteiliger Form einverleibt. Außer dem Erfordernis eines zusätzlichen Bestandteils sind derartige Polyurethanschaumstoffe jedoch für solche Anwendungszwecke ungeeignet, bei denen dichtere, flexible Polyurethanschaumstoffe benötigt werden.

Es ist ebenfalls bekannt, daß das Zusammendrücken von PoK'urethanschaumstoffen ohne Einhaltung einer langen Härtungsperiodt eine dauernde Verdichtung des inneren Anteils des Schaumstoffes bewirkt, wobei das ganze Formstück unbrauchbar wird. Diese unerwünschte Erscheinung wird in »Mcbay 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

i") deformiert.

Vorliegender Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung von flexiblen Polyurethanschaumstoffen mit inhomogenem Aufbau zur Verfügung zu stellen.

.¹O 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 Polyisocyanaten 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

in 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 ¹Ii bis ¹Ao seines ursprünglichen Volumens für eine Dauer von 0,1 bis 10

i> 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 Umge-

4(i bungstemperatur des Schaums wie folgt wählt:

a) innerhalb 0 bis 2,5 Minuten zwischen 7,22 und
204,44° C,

b) innerhalb 2,5 bis 5 Minuten zwischen 7,22 und
93,33° C und

c) innerhalb 5 bis 10 Minuten zwischen 7,22 und
37,78° C.

Der hier in der Beschreibung verwendete Ausdruck »freie Aufschäumdichte« bedeutet diejenige Dichte, die

"in ein Polyurethanschaum haben würde, wenn man die schaumbildende Reaktionsmischung ohne Anwendung von Verdichtungsdruck aufschäumen und aushärten läßt.

Die erhaltenen flexiblen Polyurethanschaumstoffe

V) sind durch überragende physikalische Eigenschaften ausgezeichnet und eignen sich für eine Vielzahl von Anwendungsgebieten. So besitzen die flexiblen Polyurethanschaumstoffe Ober- und/oder Unterschichten von weniger dichten, flexiblen Polyurethanschäumen.

bo Während derartige Erzeugnisse zum Gebrauch für Polsterzwecke wünschenswert sind, erfordern andere Verwendungszwecke, daß lediglich ein Teil des Polyurethanschaumstoffes verdichtet ist. Demgemäß beschneidet man den verdichteten Polyurethanschaum-

hi stoff, um die unerwünschten Außenschichten zu entfernen, oder verwendet bei der Bildung ein fluorhaltiges 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 Schaumoberfläche 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 204,44⁰C 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 zwischen 7,22 und 37,78⁰C, 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.

Zur Erzielung der gewünschten Temperaturen wendet man übliche Mitte!, wie Öfen und gegebenenfalls Kühlsysteme, an.

Bei betrieblichen Arbeitsweisen arbeitet man in besonders bevorzugter Weise unier Umgebungsbedingungen 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 Verdichtungsdruck 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. Werden 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 Walzen und Platten, in geeigneter Weise zur Verdichtung der teilweise gehärteten aufgeschäumten Masse anwenden. Man kann auch ein einziges erhitztes Preßmittel, beispielsweise ei:ve obere oder eine untere Platte, für den Fall anwenden, wenn ein Erzeugnis mit einer einzigen weniger dichten Außenschicht gewünscht wird.

Nachdem der teilweise gehärtete Polyurethanschaum die gewünschte Dauer dem Druck der Verdichtungsmittel unterworfen worden ist, wird der Verdichtungsdruck 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 Alkyienoxid, 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-Butyienglykol, 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, Äthylend > iiin, 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 Wasserstoffatomen dar. Eine weitere Klasse derartiger Verbindungen mit aktiven VVnssei Stoffatomen sind Di- und Polycarbonsäuren, wie Adipinsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure und Diglykolsäure. Die Verbindung kann auch verschiedene funktionellc Gruppen mit aktiven Wasserstoffatomen 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 Tolu) lendiisocyanat, wie

Isonierengemische im Verhältnis 4 : 1 oder t>5 : 35 der 2,4- und 2,6-Isomercn, Äthylendiisocyanat,

Propylendiisocyanat,

Methylen-bis-(4-phenylisocyanat), 3,3'-Bitoluo!-4,4'-diisocyanat.

Hexamethylendüsocyanat,

Naphthalin-1.5-diisocyanat,

Polyphenylen-polymethylen-isocyanalund 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 Oberschuß 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, Difluordichlormcthan. UiTriehlor-l^-trifluoräthan, Dichlortetrafluoräthan, Äthylchlorid, Methylenchlorid. Chloroform und Tetrachlorkohlenstoff. Beispiele für geeignete Alkane, Alkene und Äther sind Methan, Äthan, Äthylen, Propan, Propylen. Pentan, Hexan, Heptan, Äthyläther, Diisopropyläthei- und Gemische davon. Die Menge des verwendeten 1reibmittel·; kann innerhalb eines weiten Bereiches schwanken. Im allgemeinen werden jedoch die halogenierten Kohlenwasserstoffe in einer Menge von 1 bis 50 Gewichtsteilen au! 100 Gewichtsteile Polyol und Wasser, im allgemeinen in einer Menge von 1,0 bis ι 6,0 Gewichtsteilen auf t00 Gewichtsteile Polyol verwendet.

Beispiele für geeignete Katalysatoren sind tertiäre Amine und Metallsalze, insbesondere Zinnsalze. Beispiele für geeignete tertiäre Amine sind N-Methylmor- ι pholin, N-Hydroxyäthyhnorpholin. Triethylendiamin. Triethylamin und Trimethylamin. Beispiele für geeignete Metallsalze sind Salze von Antimon. Zinn und Eisen, wie Dibutylzinndilaurat und ZinnoctoaL 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 Men gen eines zweckdienlichen Netzmittels als Porcnrcgler mitverwendet. Beispiele für geeignete Porenrcglcr sind Siliconöle und Seifen, sowie die Siloxan-Oxyalkjlen-Blockmischpolymerisate (vgl. US-PS 28 34 748 und das Buch »Rigid Plastic Foams« von T. H. Ferrigno. Neu 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 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 mitteU Plat'.en oder Walzen einen Verdichtungsdruck auf die aufgeschäumte Masse auf. um sie auf ²Ii bis 'Λο 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 seitlichen Begrenzungsmitteln, um ein Abfließen dci 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 dir Bildung eines ungehärteten porösen Gels bewirken. Nachdem das ungehärtete poröse Gel durch da^ Förderband eine vorbestimmte Zeit bei einer geeigne ten Umgebungstemperatur transportiert worden ist, führt man die erhaltene, teilweise gehärtete atifge :'.'häumte Masse zwischen einer geeigneten Vcrdithtungsvorrichtung hindurch, beispielsweise durch ein Paar Bänder, die durch sich drehende Preßwalzen getragen werden, wobei die Länge der Bänder der Wirkung der gewünschten Verdichtungsdauer angepaßt

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 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 Verbundteil oder als getrennte Schicht, für Teppiche 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, 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 Motorenlagerungen; für Sportausrüstungen; als Hämmer für Pianokonstruktionen; als Vollreifen für Gabelstapler; bei Bedachungssystemen, einschließlich der Verwendung in Schichtkörpern, wie mit chloriertem Polyäthylen; als Unterlagen für Fußbodenmaterial, 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 Flaschenkapselfutter; 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 und Zubehör; als druckempfindliche Klebebänder; als Schallplattentellerpolsterungen; als Kraftfahrzeugpedalüberzüge; als Rückstoßpolster für Feuerwaffen und als Kraftfahrzeugpolster.

Die nachstehenden Beispiele erläutern die Erfindung. Alle Teile und Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht, wenn nichts anderes angegeben ist.

Beispiele 1 bis 6

Man stellt aus den folgenden Bestandteilen mit den angegebenen Anteilen einen Polyurethanansatz mit einer freien Aufschäumdichte von ungefähr 24,03 g/l her:

Bestandteile

Anteile

Oxypropyliertes Glycerin
(Molekulargewicht 3000)

Wasser

Silicon-Netzmittel*)

Triäthylendiamin

Zinnoctoat

Toluol-diisocyanat (80% 2,4- und
20% 2,6-Isomeres, Index 105)

100

1,5
0,10
0,25
49,8

*) Dieses Netzmittel ist ein Blockmischpolymerisat 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 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 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.

Tabelle I Beispiel

Verdichtungsdauer

Dicke nach dem Pressen in cm Gesamthöhe Kerndicke

Oberschicht

Unterschicht

unverdichlet
(insgesamt)

1	5	5,08	2,54	1,27	1,27	2,54
2	30	3,65	2,54	0,79	0,318	1,11
3	60	3,5	234	0,635	0,318	0,95
4	120	3,18	2,86	0318	0	0318
5	300	3,18	2,70	0,476	0	0,476
6	600	3,02	3,02	0	0	0

Wie aus den Beispielen 1 bis 6 hervorgeht, vermindert die Erhöhung der Zeit der Verdichtungsdauer die Dicke der äußeren Leichtstoffschichten beträchtlich. Wenn man, wie aus den Beispielen 4,5 und 6 ersichtlich ist, die Verdichtung mindestens 2 Minuten andauern läßt erhält man keine meßbare äußere Leichtstoffschicht am Boden des Schaums, und wenn man die Verdichtung 10 Minuten andauern läßt, erhält man weder am Boden noch an der Oberseite des Schaums eine Leichtstoffschicht

ίο

Beispiele 7bis 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 »Elmes«-Presse. Zwischen den Platten ordnet man eine 2,54 cm dicke Abstandshalterung derart an, daß jeder Schaum in einer in der Tabelle II angegebenen Zeitdauer auf eine Dicke von 2,54 cm verdichtet wird. Man erhitzt die Platten in jedem Beispiel auf die in der Tabelle II 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

ίο 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	II	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
	(⁰C)	(S)			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

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/l bis 64,08 g/l innerhalb von 0 bis 10 Minuten nach Beendigung des Aufschäumens auf ^;/3 bis Vio 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
93,33⁰C und

c) innerhalb 5 bis 10 Minuten zwischen 7,22 und
37,78° C.