DE2132996A1 - Geformte Gegenstaende und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Geformte Gegenstaende und Verfahren zu ihrer Herstellung

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DE2132996A1 DE19712132996 DE2132996A DE2132996A1 DE 2132996 A1 DE2132996 A1 DE 2132996A1 DE 19712132996 DE19712132996 DE 19712132996 DE 2132996 A DE2132996 A DE 2132996A DE 2132996 A1 DE2132996 A1 DE 2132996A1
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Description

Ui»#r Ieiehen S5Ä6-71
GiPt 13*47/15576
GENERAL FOAM PRODUCTS LIMITED fleet Cbirton Industrial Estate, Norman Road North Shields» Northumberland, England
Geformte Gegenstände und Verfahren zu ihrer Herstellung
Die Erfindung Detrifft biegsame und elastische geformte Produkte, die überwiegend aus Polyurethan-Kunststoff zusammengesetzt sind· Die Produkte, die als geformte Gegenstände oder ftle Flächengebilde vorliegen können, sind in einem weiten Bereich unterschiedlicher Anwendungen brauchbar, insbesondere für Verpackungszwecke, bei der Schuhherstellung und in der Automobilindustrie.
Die Herstellung von aufbereitetem Schaumstoffmaterial aus Schaumetoffabfällen ist bekannt und wird derart ausgeführt, dass Schaumstoffabfall zu groben Teilchen in Form von "Krumen" einer Teilchengrösse von 5 mm und darüber zerkleinert wird, die Krumen mit einem expandierbaren Polyurethan-Vorprodukt vermischt werden und das Gemisch in einer Form gehärtet wird. Dae Ergebnis ist ein Produkt mit geringer Dichte und einer
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Zellstruktur, die teilweise vom Zellaufbau der Krumenteilcheri und teilweise von der Zellstruktur des expandierten Polyurethan-Bindemittels herkommt.
Dieses aufbereitete Schaumstoff material besitzt viele Anwendungen, z.B. für Verpackungszwecke und Einrichtungszwecke, ist jedoch nicht ausreichend fest für einige Anwendungen und kann nicht genau zu einem feinen Profil geformt werden.
Es wurde nun ein Produkt entwickelt, das auch aus Abfallschaumstoffen hergestellt werden kann, jedoch deutlich unterschiedliche Eigenschaften und somit unterschiedliche Anwendungen aufweist.
Erfindungsgemäse beeteht das geformte Produkt hauptsächlich aus zerkleinertem Schäumstoffmaterial, insbesondere aus Polyurethan-Schaumstoff mit einer Teilchengrösse, die 2 mm nicht übersteigt, in einer Matrix aus Polyurethan-Kunststoff, wobei das Produkt eine Dichte im Bereich von etwa 160 bis 960 g/l (10-60 lb/cu.ft.) aufweist. In Übereinstimmung mit der relativ hohen Dichte des Produkts ist die Matrix im wesentlichen nicht aus Zellen aufgebaut. Das Produkt kann ausserdem einen Füllstoff, wie pulverif eierten Kork, z.B. in einer Menge von 3 bis 35 Gewichtsprozent, vorzugsweise 5 bis 25 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der Polyurethanteilchen, enthalten, wobei die Füllstoff teilchen eine Teilchengroeee besitzen, die ebenfalls nicht über 2 mn liegt. Die bevorzugte Dichte des Produkts liegt im Bereich von 400 bis 460 g/l (25 - 40 lb/ou.ft.).
Das erfindungsgemässe Produkt kann dadurch hergestellt werden, dass zerkleinertes Schäumstoff matβrial, insbesondere Polyurethan-Schaumstoff, mit einer üjeilchengrösse nicht über 2 mm und einer
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polyurethanbildenden Zubereitung vermischt wird und das Gemisch unter einem Druck, der ausreicht, ein Produkt mit einer Dichte im genannten Bereich zu ergeben, geformt und gehärtet wird. Obwohl in den meisten Fällen das verwendete polyurethanbildende Gemisch (Polyurethan-Vorläufer) expandiert, wenn es in einem offenen Behälter gehärtet wird, unterdrückt der Druck in der Form ^rösstenteils die Schaumbildungsneigung und das Produkt ist daher im wesentlichen nicht aus Zellen aufgebaut.
Die polyurethanbildende Zubereitung, die als Bindemittel dient, ist vorzugsweise im wesentlichen wasserfrei, da hierdurch die Notwendigkeit vermieden wird, grosse Mengen Wasser aus dem Produkt zu entfernen und die Neigung der Zubereitung zum Expandieren beim Härten begrenzt wird. Das Polyurethan-System kann entweder das zur zweistufigen Polyurethan-Herstellung verwendete Prepolymer sein oder es kann das Prepolymer darstellen, das zur einstufigen Polyurethan-Herstellung verwendet wird (one-shot prepolymer). Die einstufigen Polyurethan-Systeme sind für geformte Abschnitte bevorzugt, weil sie die Schwierigkeit der Entfernung von Feuchtigkeit aus dem geformten Produkt vollständig vermeiden. Im Fall der Verwendung eines zweistufigen Prepolymersystems kann das Bindemittel ein verträgliches Lösungsmittel oder einen Träger, wie Äthylacetat oder Gemische, die Trichloräthylen und Äthylacetat enthalten, aufweisen, um Glätte und Beweglichkeit des Gemisches zu gewährleisten. Im Fall von einstufigen Polyurethansysteinen ist als Trägermedium Methylenchlorid bevorzugt.
Das Bindemittel stellt vorzugsweise 7 bis 30 Gewichtsprozent, insbesondere 12 bis 15 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht d«8 zu formenden Gemisches dar.
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Die bevorzugten Ausgangsstoffe für die geformten Gegenstände gemäss der Erfindung sind pulverisiertes aus Zellen aufgebautes Polyurethan mit einer Teilchengrösse im Bereich von 0,1 bis 2 mm und einer bevorzugten freien Dichte von 104 bis 120 g/l (6,5 - 7,5 lb/cu.ft.). Pulverisierter Kork ist im wesentlichen nicht komprimierbar. Bei dessen Verwendung ist die Teilcheftgrösse des Korks weniger kritisch als die Teilchengrösse des Polyurethans. Der Kork kann somit eine Teilchengrösse im Bereich von 0,2 bis 3 mm und eine bevorzugte freie Dichte von SO bis 96 g/l (5 ■- 6.lb/cu.ft.) besitzen.
Die Verwendung von anomal fein zerkleinertem Schaumstoff und insbesondere von feinen Polyurethanteilchen ist für die meisten der hervorragenden Vorzüge der erfindungsgemässen Formkörper verantwortlich. Wenn Schaumstoffmaterial auf Grossen von 2mm oder darunter zerkleinert wird, sind die Zellen dieser Komponente grösstenteils aufgebrochen und das Material verliert diejenigen Eigenschaften, die im wesentlichen von einer Zellstruktur abhängen. Daher sind z.B. die zerkleinerten Teilchen nicht mehr, in erheblichem Ausmass komprimierbar, was Vorteile bei der Verarbeitung hat.. Probleme, die gewöhnlich bei der Formgebung durch Pressen von komprimierbaren Stoffen auftreten, werden vermieden. Die überschüssige Menge des Bindemittels wird aus der Form ausgetrieben und es gibt keimen erheblichen inneren Druck der Teilchen von zerkleinertem Schaumstoff. Eine Schrumpfung oder eine nachträgliche Expansion, die Schwierigkeiten darstellen, die häufig bei der Aufarbeitung von Schaumstoffmaterial von Teilchengrössen von 5 mm angetroffen werden, werden nach dem erfindungsgemässen Verfahren nicht angetroffen.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist der weite Bereich von Dichteänderungen, der dadurch ermöglicht wird, dass der Form-
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gebungsdruck eingestellt wird. Ausserdem können die erfindungsgemäsB hergestellten Produkte zu feinen Profilen geformt werden und hatten sotsit ainen bestimmten Vorteil gegenüber bisher verwendeten Stoffen. Früher wurde e8 häufig erforderlich, Produkte mit unerwünschter Härte für Zwecke, wie Amaturenbretteile für Automobile zu. verwenden, weil weichere Materialien nicht mit ausreichender Genauigkeit geformt werden konnten. Die Erfindung ermöglicht iie Erzielung gut ausgeformter Details mit einem Material, das noch weich und geschmeidig ist. Die Erfindung bietet ebenfalls eine Alternative gegenüber dem direkten Spritzgiessen von frischem Polyurethanschaumstoff, das ein Verfahren ist, das viele Schwierigkeiten aufwirft, die aus Problemen im Fliessverhalten, aus den Lufteinschlussen und Schwierigkeiten beim Härten stammen.
Die erfindungsgemässen Produkte sind durch ihre hohe Biegefestigkeit, hohe Zugfestigkeit und hohe Abriebfestigkeit, jedoch besonders durch ihre glatte Oberfläche gekennzeichnet. Beispielsweise haben erfindungsgemässe Produkte, die auf einem Testgerät für die Abriebfestigkeit der Wool Industries Research Association, geprüft mit einem Schleifpapier mit Siliciumcarbid der Korngrösse 130, untersucht wurden, Werte von 700 bis 900 ergeben, gegenüber unter 450 bei üblichen grobkörnigen aufgearbeiteten Schaurast offen. Bei der Prüfung gemäss der Norm BS 3379 zeigten erfindungsgemässe Produkte Zugfestigkeiten von etwa 12 kg/da (170 lb/sq.in.), während übliche aufgearbeitete Schaumstoffe eine Festigkeit von nicht mehr als der Hälfte dieses Wertes aufwiesen.
Die Oberflächen von geformten Gegenständen gemäss der Erfindung sind viel glatter als die Oberflächen von üblichen aufbereiteten Schaumstoffen, was wesentliche Vorteile für eine Reihe von Anwendungen mit sich bringt. Zum Beispiel können Kunststoffolien
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durch Vakuumforaiung unmittelbar auf die Oberflächen des geformten Produkts aufgebracht werden, um diesen einen Schmuckoder Schutzüberzug zu geben. Dies ist ein sehr wertvolles Kennzeichen für die Herstellung von Forrakörpern für die Innenausstattung von Automobilen, da mit den bisher verwendeten elastischen Stoffen es erforderlich war, eine Zwischenauskleidung aus Stoff oder eine Polyätherschicht aufzubringen, bevor die abschließende Folie aufgebracht werden konnte.
Die Erfindung kann nicht nur bei der Herstellung von Gegenständen und Abschnitten einer fertigen Form eingesetzt werden, " . sondern es können auch B3.öcke aus dem geformten Produkt ausgeschnitten oder abgeschält werden, wobei flache oder aufgerollte Flächengebilde oder Folien hergestellt werden können.
Als geformte Gegenstände können die erfindungsgemässen Produkte z.B. als Auskleidungsplatten, für die Innendekoration und als Sicherheitspolsterung bei der Automobilindustrie, als Isolierplatten bei der industriellen Herstellung von Bodenbelägen und als Unterbelag für Böden bei Sporteinrichtungen ver wendet werden. In Form von Flächengebilden oder Folien können die Produkte z.B. als Einlagesohlen oder Absatzfüllung in der Schuhindustrie oder für Dichtungsringe oder Dichtungen in der fc Motorindustrie und anderen Maschinenbauindustrien verwendet werden. Für Verpackungszwecke können die erfindungsgemässen Produkte als Leisten, belastbare Bretter, Druckpolsterungen und Puffer verwendet werden.
Die Durchführung der Erfindung wird durch das folgende Beispiel näher erläutert.
Beispiel Es wird ein Prepolyaeransatz wie folgt hergestellt:
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Polyätherpolyol, Molgew. 5000 100,0 Gewichtsteile Amin-Katalysator 0,3 "
Tolylendiiaocyanat (80/20) 40,6 "
Ferner wird eine Aktivatorlösung wie folgt angesetzt: Wasser 100 Gewichtsteile
Amin-Katalysator 1 Gewichtsteil
Polyurethan-Schaumstoff wird zu einem Pulver der Teilchengrösse Q2 bis 2 mm zerkleinert und in einen Taumelmischer eingefüllt, in den die benötigte Prepolymermenge, die im Lösungsmittel oder der Tragerflüssigkeit gelöst war, eingespritzt wird. Nach dem vollständigen Vermischen von Pulver und Bindemittel wird die Äktivatorlößung eingespritzt und nach z.B. einer Hinute Mischen wird das Gemisch in einen Formkasten entleert. Sie Form kann auf einem Vibrationstisch geschüttelt werden, um die homogene Füllung der Form zu gewährleisten.
Druck wird sodann aufgebracht und Wärme kann zur Härtung angewendet werden.
Ein typischer Ansatz, der in dieser Art verarbeitet wird, besteht aus folgenden Stoffen:
Gemahlenes Polyurethanpulver (0,2 - 2 mm) 11,2 kg (24,70 Ib) Prepolymer£;emisch 1,46 kg( 3,22 Ib)
Äthylacetai; 0,23 kg( 0,43 Ib)
Aktrvatorlosung 1,46 kg( 0,33 Ib)
Dieses Gemisch Latin unter Druck zu einem Produkt mit einem Volumen von 28,3 Liter (1 cu.ft.) geformt werden.
Wenn pulverisierter Kork mitverwendet wird, kann eine grössere Bindemittelmengc wegen der Absorptionsfähigkeit des Korks
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zweckmässig sein. Das Produkt hat eine grössere Druckfestigkeit und Härte als das entsprechende Material ohne Korkzueatz.
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Claims (1)

  1. - 9 -Patentansprüche
    1. Geformtes Produkt aus zerkleinertem Schäumstoff material in einer Matrix aus Polyurethan-Kunststoff, dadurch gekennzeichnet , dass das Schaumstoffmaterial eine Teilchengrcsse nicht über 2 mm und das Produkt eine Dichte im Bereich von 160 bis 960 g/1 besitzt.
    2. Geformtes Produkt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass das zerkleinerte Schaumstoffmaterial aus Polyurethanschaumetoff besteht.
    3* Geformtes Produkt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass es zusätzlich pulverisierten Kork als Füllstoff enthält.
    4. Geformtes Produkt nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , dass seine Dichte im Bereich von 400 bis 640 g/l liegt.
    Verfahren sum Herstellen eines geformten Produkts
    Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichne t .-,:"..-dass man zerkleinertes Schaumetoffaaterial einer Teilchen» grösse nicht über 2 am und eine polyurethanbildende Zuberei- . tung vermischt und das Gemisch unter einem Druck, der zur Bildung eines Produkts einer Diohte im Bereich von 160 bis 960 g/l ausreicht, ausformt und härtet,
    6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenneeioh
    net, dass die polyurethanbildende Zubereitung praktieoh wasserfrei ist.
    7· Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , dass die polyurethanbildende Zubereitung ein verträgliches Lösungsmittel oder Trägermedium enthält.
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    - ίο -
    3. Verfahren nach Anspruch 5 bis 7, dadurch g e k e η η zeichnet , dass die Menge der polyurethanbildenden Zubereitung 7 bis 30 Gewichtsprozent, bezogen auf das auszuformende Gemisch, beträgt.
    9. Verfahren nach Anspruch 5 bis 3, dadurch g e k e η η zeichnet , dass das zerkleinerte Schaumstoffmaterial pulverisierter, aus Zellen aufgebauter Polyurethanschaumstoff einer Teilchengrösse im Bereich von 0,1 bis 2 mm mit einer freien Dichte von 104 bis 120 g/l ist.
    10. Verfahren nach Anspruch 5 bis 9, dadurch g e k e η η zeichnet , dass das zu formende Gemisch zusätzlich pulverisierten Kork einer Teilchengrösse im Bereich von 0,2 bis 3 nim mit einer freien Dichte von 30 bis S6 g/l enthält.
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