DE19643818A1 - Mehrschichtige Schaumstoffelemente - Google Patents

Mehrschichtige Schaumstoffelemente

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Description

Die Erfindung betrifft mehrschichtige Schaumstoffelemente aus Polyurethanschaum und Melamin-Formaldehyd-Schaumstoffen.
Polyurethanschaumstoffe sind seit langem bekannt und werden viel­ seitig eingesetzt.
Polyurethanweichschaumstoffe werden als Polstermaterialien im Materialbereich und in Fahrzeugen eingesetzt. Sie eignen sich auf Grund ihrer Offenporigkeit zur Absorption von Luftschall sowie auf Grund ihres veränderbaren Speichermoduls und Verlust­ faktors zur gezielten Dämpfung von Körperschall.
Nachteilig bei Polyurethan-Weichschäumen ist insbesondere ihre Brennbarkeit. Durch den Einsatz von Flammschutzmitteln läßt sich die Brennbarkeit zwar verringern, jedoch kann sich ein zu hoher Gehalt an Flammschutzmitteln nachteilig auf die mechanischen Eigenschaften der Schaumstoffe auswirken. Außerdem sind die viel­ fach verwendeten halogenhaltigen Flammschutzmittel in letzter Zeit aus ökologischen Gründen umstritten.
Melamin-Formaldehyd-Schaum ist ein offenzelliger Schaumstoff mit einer Dichte von etwa 10 kg/m3. Derartige Schaumstoffe werden beispielsweise unter der Bezeichnung Basotect® von der BASF AG hergestellt. Beschrieben werden diese Schaumstoffe beispielsweise in EP-A-17 672. Die Melamin-Formaldehyd- Schaumstoffe sind prak­ tisch unbrennbar, weisen ein gutes Luftschallabsorptionsvermögen auf und werden daher insbesondere im Bauwesen eingesetzt. Da Ver­ lustfaktor sowie Speichermodul der bekannten Melaminharzschäume nur geringfügig verändert werden können, eignen sich diese Mate­ rialien nur bedingt zur Körperschalldämmung. Bisher wurde es nicht als Polstermaterial eingesetzt.
Aus dem Stand der Technik sind Verbunde aus Polyurethan-Schaum mit anderen Schaumstoffen bekannt. In DE-A-35 34 690 werden selbsttragende Schalldämmplatten aus Polyurethan-Weichschaum und Polyurethanhart-, Phenol- oder Melaminharzschaum beschrieben. Dabei werden die unterschiedlichen Schaumstoff schichten durch Pressen bei erhöhter Temperatur miteinander verbunden. Aufgrund des Preßvorgangs bei erhöhten Temperaturen kommt es jedoch zu einer Schädigung der Schaumstoffe und damit zu einer Verschlech­ terung der mechanischen Eigenschaften des Verbundes. Außerdem ist die Haftung der Schichten aufeinander schlecht.
In EP-A-121 049 werden Sitz- und Lehnenpolster aus Polyurethan- Weichschaumstoffen beschrieben, in die Versteifungskörper aus härteren Schaumstoffen eingebaut sind. Durch diese Versteifungs­ körper wird die mechanische Härte der Polster erhöht und damit der Sitzkomfort verbessert.
In DE-A-29 02 255 werden Verbundschaumstoffe aus Polyurethan- Integralschaumstoffen und Nichtpolyurethanschaumstoffen beschrie­ ben. Hierbei werden Melamin-Formaldehydschäume mit einer Schicht aus hartem Polyurethan-Integralschaumstoff versehen, um einen Schutz gegen mechanische Beschädigungen zu bewirken.
Die beschriebenen Verbunde aus Melamin-Formaldehydschaum und harten Polyurethan-Integralschäumen zeigen jedoch unzureichende Luft- und Körperschalldämmung.
Ziel der Erfindung war es, Polyurethan-Schaumstoff enthaltende Formkörper bereitzustellen, die die guten mechanischen Eigen­ schaften der Polyurethan-Weichschaumstoffe aufweisen, eine gute Luftschallabsorption und Körperschalldämpfung besitzen, schlecht brennbar sind und eine hohe thermische Stabilität besitzen.
Die Aufgabe konnte überraschenderweise gelöst werden durch mehrschichtige Schaumstoffelemente aus Polyurethan-Weichschaum und Melamin-Formaldehyd-Schaum. Gegenstand der Erfindung sind demzufolge mehrschichtige Schaumstoff-Elemente, bestehend aus mindestens einer Schicht Polyurethan-Weichschaum und mindestens einer Schicht Melamin-Formaldehyd-Schaum.
Obwohl es prinzipiell möglich ist, die erfindungsgemäßen Schaum­ stoffelemente aus einer beliebig großen Zahl von Schichten auf­ zubauen, sind praktisch wenige Ausführungsformen bevorzugt. Das sind zum einen Elemente aus je einer Schicht Polyurethan- kund Melamin-Formaldehyd-Schaum sowie Sandwich-Strukturen mit einer zwischen zwei Polyurethan-Schichten befindliche Schicht aus Mela­ min-Formaldehyd-Schaum und Sandwich-Strukturen mit einer zwischen zwei Melamin-Formaldehyd-Schaumschichten befindlichen Schicht aus Polyurethanschaum. Die Haftung der Schaumschichten aufeinander ist sehr gut.
Überraschenderweise haben erfindungsgemäße mehrschichtige Schaum­ stoffelemente unter Verwendung von Polyurethan-Weichschaum und dünnen Melamin-Formaldehyd-Schaumschichten Polstereigenschaften, die denen von reinem Polyurethan-Weichschaum entsprechen. Sie können problemlos zu Sitzpolstern, insbesondere für Fahrzeug­ sitze, verarbeitet werden. Die Verbundelemente erfüllen hohe Anforderungen an das Brandverhalten (z. B. Crib 5, BS 5852 Part 2). Die Schicht aus Melamin-Formaldehyd-Schaum wirkt wie eine Brandsperre, und schützt den darunterliegenden Polyurethan­ weichschaum.
Weiterhin können beispielsweise Schallschutzmatten für Motor­ hauben von Kraftfahrzeugen aus den erfindungsgemäßen Schaumstoff­ elementen gefertigt werden. Dabei zeigt die Schicht aus Melamin- Formaldehyd-Schaum zum Motor und schützt die dahinter liegende Schicht aus Polyurethanschaum vor thermischer Zerstörung. Solche Verbunde zeigen überraschenderweise über einen weiten Frequenz­ bereich ein ausgezeichnetes Luftschallabsorptionsvermögen.
Eine weitere bevorzugte Einsatzmöglichkeit der erfindungsgemäßen Schaumstoffelemente ist die Dämpfung von Körperschall, beispiels­ weise die Kapselung von heißen, schallemittierenden Bauteilen. Solche Kapselungen zwischen als Masse-Feder-Masse-Dämpfer, wobei z. B. der Motorblock und eine äußere Verkleidung als Masseelemente und das Verbundelement als Feder- und Dämpfungselement fungieren. Durch die Rezeptierung des Polyurethan-Schaumes können Speicher­ modul und Verlustfaktor auf die emittierten Schallfrequenzen ein­ gestellt werden. Die Schicht aus Melamin-Formaldehyd-Schaum zeigt bei dieser Anwendung in Richtung der Wärmequelle und schützt den dahinterliegenden Polyurethanweichschaum vor thermischer Zer­ störung.
Die Melamin-Formaldehyd-Schäume, die zur Herstellung der er­ findungsgemäßen Schaumstoffelemente verwendet werden, sind beispielsweise in EP-A-17 672 beschrieben. Als Polyurethan- Schäume können die üblichen und bekannten Schaumstoffe einge­ setzt werden, wie sie beispielsweise im Kunststoff-Handbuch, Band 7, "Polyurethane", Carl-Hauser-Verlag München, 3. Auflage, 1993, beschrieben werden. Bevorzugt verwendet werden Polyurethan- Weich- und Halbhartschäume. Die Dichte der verwendeten Polyure­ than-Schaumstoffe liegt vorzugsweise im Bereich von 20 bis 200 g/l.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen mehrschichtigen Schaum­ stoffelemente erfolgt vorzugsweise dadurch, daß eine Schicht aus Melamin-Formaldehyd-Schaum in einer Form eingelegt, darauf das flüssige Polyurethansystem gegeben und ausschäumen gelassen wird. Nach dem Aushärten des Polyurethan-Schaumes entsteht ein guter Verbund zwischen den Schichten. Zur Herstellung der Sand­ wich-Elemente werden die wie beschrieben auf einer Seite mit Polyurethanschaum beschichteten Elemente mit der unbeschichteten Seite der Melamin-Formaldehyd-Schaumplatte nach oben in die Form eingelegt und wie oben beschrieben das Polyurethan-Weichschaum- System aufgebracht, oder eine Schicht aus Melamin-Formaldehyd- Schaum unten in die Form eingelegt, das Polyurethan-System daraufgegeben und der Deckel mit einer daran befestigten Platte aus Melamin-Formaldehydschaum geschlossen.
Für bestimmte Einsatzzwecke kann eine Kaschierung der mehr­ schichtigen Schaumstoffelemente vorteilhaft sein. So können beispielsweise Gewebe oder Metallfolien als Kaschierungen verwendet werden. Die Aufbringung der Kaschierungen erfolgt nach üblichen und bekannten Verfahren. Die Kaschierung wird vorzugsweise auf die Melamin-Formaldehyd- Schaumschicht aufge­ bracht.
Die Erfindung soll an nachstehenden Beispielen näher beschrieben werden:
Beispiel 1
Eine Platte aus Melamin-Formaldehydschaum (Basotect® V 3012 der BASF AG) mit einer Dichte von 10 kg/m3 und einer Dicke von 10 mm bzw. 5 mm wurde in einer Form von 400 × 400 × 30 mm eingelegt. Anschließend wurde das Polyurethan-Weichschaumsystem Elastoflex® W 5550/11 bzw. Elastoflex® W 5561 der Elastogran GmbH in die Form gegeben und ausschäumen gelassen. Die Höhe der Polyurethan- Schaumschicht betrug 20 bzw. 25 mm, ihre Dichte 80 bzw. 100 kg/m3.
Nach dem Aushärten des Polyurethan-Schaumes konnten die Schaum­ schichten nicht mehr voneinander getrennt werden.
Die mechanischen und akustischen Eigenschaften der Mehrschicht­ elemente im Vergleich mit Schäumen aus Elastoflex® W 5550/11 und W 5561 sind in Tabelle 1 gegenübergestellt.
Beispiel 2
Schaum wurden Sandwichelemente mit einem Kern aus Melamin-Formal­ dehyd erhalten, indem eine Schaumstoffplatte gemäß Beispiel 1 so in die Form eingelegt wurde, daß die Schicht aus Melamin-Formal­ dehyd-Schaum nach oben zeigte. Danach wurde wie in Beispiel 1 be­ schrieben das Polyurethan-Weichschaumsystem in die Form gegeben und der Deckel geschlossen.
Beispiel 3
Eine Melamin-Formaldehyd-Schaumplatte gemäß Beispiel 1 wurde in die Form gemäß Beispiel 1 am Boden eingelegt. Danach wurde wie in Beispiel 1 beschrieben das Polyurethansystem in die Form gegeben und der Deckel, in dem eine Platte aus Melamin-Formaldehyd-Schaum befestigt war, geschlossen. Nach dem Aushärten des Polyurethan­ schaumes wurde das Sandwich-Element mit einem Polyurethan-Kern entformt.
Untersuchung des Brandverhaltens
Je ein Formkörper gemäß Beispiel 1, 2 und aus Elastoflex® W wurde dem Brandtest Crib 5, BS 5852 Part 2, beschrieben in The ICI Polyurethanes Book, Second Edition, published jointly by ICI Polyurethanes and John Wiley & Sons Chichester-New York-Brisbane- Toronto-Singapore, Seite 281-284, unterzogen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.
Untersuchung der thermischen Beständigkeit
Je ein Prüfkörper gemäß Beispiel 1 wurde mit der Basotect®-Seite auf eine Heizplatte mit einer Temperatur von 120°C gelegt. Nach 3 Wochen waren an dem Polyurethan-Schaum noch keine Verfärbung sowie keine Änderung der mechanischen und akustischen Eigen­ schaften festzustellen. Ein ebenso behandelter Prüfkörper aus reinem Elastoflex® W5550/11 zeigte schon nach wenigen Stunden Braunfärbung und Versprödung und zersetzte sich bereits nach 10 Tagen.
Luftschallabsorption
In Fig 1 ist der Schallabsorptionsgrad (bestimmt nach DIN 52215) von Basotect® V 3012, Elastoflex® W 5562 und einem Verbund aus beiden Schaumstoffen (mit gleicher Gesamtdicke) dargestellt. Es ist deutlich zu erkennen, daß das Verbundelement über den ge­ samten Frequenzbereich sehr gut absorbiert.
Speichermodul und Verlustfaktor gemäß DIN 53426 der Verbund­ schäume im Vergleich zu Basotect bzw. Polyurethanweichschäumen (gemäß Beispiel 1)
Speichermodul und Verlustfaktor gemäß DIN 53426 der Verbund­ schäume im Vergleich zu Basotect bzw. Polyurethanweichschäumen (gemäß Beispiel 1)
Brandfest Crib 5
Brandfest Crib 5

Claims (8)

1. Mehrschichtige Schaumstoffelemente, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus mindestens einer Schicht Melamin-Formaldehyd- Schaum und mindestens einer Schicht Polyurethanschaum beste­ hen.
2. Mehrschichtige Schaumstoffelemente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyurethanschaum Polyurethan-Weich­ schaum ist.
3. Mehrschichtige Schaumstoffelemente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer Schicht Melamin-Formalde­ hyd-Schaum und einer Schicht Polyurethanschaum bestehen.
4. Mehrschichtige Schaumstoffelemente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Sandwichstruktur aufweisen, wobei eine Schicht Melamin-Formaldehyd-Schaum zwischen zwei Polyurethan-Schaum-Schichten liegt.
5. Mehrschichtige Schaumstoffelemente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Sandwichstruktur aufweisen, wo­ bei eine Schicht Polyurethanschaum zwischen zwei Schichten Melamin-Formaldehyd- Schaum liegt.
6. Mehrschichtige Schaumstoffelemente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Oberfläche eine Kaschierung aufge­ bracht ist.
7. Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen Schaumstoff­ elementen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine Platte aus Melamin-Formaldehyd-Schaum ein Polyurethan- Schaumsystem aufgebracht und zur Reaktion gebracht wird.
8. Verwendung von mehrschichtigen Schaumstoffelementen gemäß Anspruch 1 zur Schalldämmung und -Dämpfung.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008055825A1 (de) * 2006-11-07 2008-05-15 Basf Se Verfahren zum schützen von brennbaren substraten und zur herstellung von verbundschichtmaterialien mit offenzelligen aminoplastharzschaumstoffen
DE19935335B4 (de) * 1999-07-28 2009-04-02 Basf Se Umkapselung für Verbrennungsmotoren
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WO2018226838A1 (en) * 2017-06-06 2018-12-13 Basf Se Multi-component engine cover

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