DE2132996B2

DE2132996B2 - Geformtes produkt aus zerkleinertem schaumstoffmaterial in einer polyurethanmatrix und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2132996B2
Application number: DE19712132996
Authority: DE
Inventors: Neville Maurice Whitley Bay; Stern Alfred Newcastle upon Tyne; Northumberland Sheldon (Großbritannien)
Original assignee: General Foam Products Ltd., North Shields, Northumberland (Grossbritannien)
Priority date: 1970-07-02
Filing date: 1971-07-02
Publication date: 1976-11-18
Also published as: CA947920A; ES392800A1; FR2097144B1; DE2132996A1; FR2097144A1

Description

55

Die vorliegende Erfindung betrifft ein geformtes Produkt gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Produkts.

Ein geformtes Produkt der oben e-wähntcn Art sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung sind ans der DT-AS 97 609 bekannt. Das bekannte Produkt besteht aus Kiinstschaumstoff-Klcinteilen auf Polyurethanbasis, die mit einem schaumfähigen Bindemittel auf gleicher Basis durch einen erneuten Schäumprozeß miteinander verbunden sind. Im bekannten Falle wird angestrebt. Kunstschaumstoff-Kleinteilc möglichst großer Teilc-hiMii?rölJe verwenden zu können, was durch Besprühen der Kleinteile mit einem bindemittel erreicht werden soll. Das bekannte Verbundmaterial kann durch Veränderung der Vorspannung jedes gewünschte Raumgewicht von etwa 50 bis 500 g/dm³ erhalten.

Aus der AU-PS 4 43 121 ist es zur Herstellung eines homogen durchgefärbten Produktes ferner bekannt, Schaumstoffabfallteilchen mit einer Größe unter 12 mm, vorzugsweise 3 bis 4 mm mit einer Polyurethanvorläufer-Zubereitung, die ein Pigment und ein Quellmittel enthält, zu tränken, auszuformen und zu härten. Das Quellmittel soll das Eindringen des Pigments in die Schaumstoffteilchen und das homogene Durchfärben fördern, die ist auch der Grund, warum hier relativ kleine Schaumstoffteilchen verwendet werden.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Gleichförmigkeit und mechanischen Eigenschaften eines solchen Produktes zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch ein Produkt der eingangs genannten Art gelöst, das gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß die in bekannter Weise unter 12 mm liegende Teilchengröße des Schaumstoffmaterials höchstens 2 mm beträgt und daß der Dichtebereich bis 960 Gramm pro Liter geht.

Das geformte Produkt gemäß der Erfindung hat eine sehr homogene Struktur und läßt sich mit engen Maßtoleranzen und in feinstrukturierten Formen herstellen. Es zeichnet sich ferner durch hohe Biegefestigkeit, hohe Zugfestigkeit und hohe Abriebfestigkeit sowie eine glatte Oberfläche aus und neigt nicht zum Zerbröckeln.

Das Produkt gemäß der Erfindung hat im Vergleich zu den bekannten regenerierten Schäumen, wie sie insbesondere für Verpackungszwecke und Polsterungen verwendet werden, eine relativ hohe Dichte, und seine Matrix ist daher im wesentlichen nicht aus Zellen aufgebaut.

Das geformte Produkt gemäß der Erfindung kann außerdem zusätzlich einen Füllstoff, wie pulverisierten 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 Teilchengröße der Füllstoffteilchen ebenfalls nicht über 2 mm liegt. Ein geformtes Produkt, das aus Polyurethanschaumflocken in einer Polyurethanmatrix besteht und. bezogen auf die Polyurethanflocken, 20 bis 30 Gewichtsprozent Kork enthält, ist aus der GB-PS 11 38 836 bekannt.

Die Dichte des geformten Produktes gemäß der Erfindung liegt vorzugsweise im Bereich von 400 bis 640 Gramm pro Liter.

Das erfindungsgemäße Produkt kann dadurch hergestellt werden, daß zerkleinertes Schaumstoffmatcrial, dessen Teilchengröße höchstens 2 mm beträgt, und eine polyurethanbildende Zubereitung gemischt und das Gemisch unter einem Druck, der ein geformtes Produkt mit einer Dichte im Bereich von 160 bis 960 Gramm pro Liter ergibt, ausformt und härtet. Die Herstellung geformter Produkte aus Polyurethanschaumstoffteilchen, die eine Größe über 3 mm, vorzugsweise 5 bis 1 5 mm haben sollen, und einer Polyurethan bildenden Zubereitung durch Ausformen und Härten unter Druckeinwirkung ist aus der G B-PS 9 73 071 bekannt.

Bei der Herstellung des geformten Produktes gemäß der Erfindung wird vorzugsweise eine praktisch wasserfreie Polyurethan bildende Zubereitung verwendet, wie es im Prinzip aus der AU-PS 4 36 657 bekannt ist.

Obwohl in den meisten Fallen das verwendete Polyurethan bildende Gemisch (Polyurethan-Vorläufer) expandiert, wenn es in einem offenen Behälter gehärtet wird, unterdrückt die Druckeinwirkung in der Form größtenteils die Schaumbildungsneigung und das Produkt ist daher im wesentlichen nicht aus Zellen aufgebaut

Die polyurethanbildende Zubei.itung, 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 uevorzugt, 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 Polyurethansystemen ist als Trägermedium Methylenchlorid bevorzugt.

Das Bindemittel stellt vorzugsweise 7 bis 30 Gewichtsprozent insbesondere 12 bis 15 Gewichtsproze-nt, bezogen auf das Gewicht des zu formenden Gemisches dar.

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. Pulverisierter Kork ist im wesentlichen nicht komprimierbar. Bei dessen Verwendung ist die Teilchengröße 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 80 bis 96 g/I 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 Schaumstoff material auf Größen von 2 mm 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 keinen 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 Formgebungsdruck eingestellt wird.

Außerdem können die erfindungsgemäß hergestellten Produkte zu feinen Profilen geformt werden und haben somit einen bestimmten Vorteil gegenüber bisher verwendeten Stoffen. Früher wurde es häufig erforder lich, 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 die 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 Polyurethan schaumstoff, das ein Verfahren ist. das viele Schwierigkeiten aufwirft, die aus Problemen im Fließverhaken, aus den Lufteinschlüssen 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 Assoziation, geprüft mit einem Schleifpapier mit Siliciumcarbid der Korngröße 180. untersucht wurden. Werte von 700 bis 900 ergeben, gegenüber unter 450 bei üblichen grobkörnigen aufgearbeiteten Schaumstoflen. Bei der Prüfung gemäß der Norm BS 3379 zeigten eriindungsgemäße Produkte Zugfestigkeiten von etwa 12 kg/cm-'. 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 Schaumstoflen. was wesentliche Vorteile für eine Reihe von Anwendungen mit sich bringt. Zum Beispiel können Kunststoffolien durch Vakuumformung unmittelbar auf die Oberflächen des geformten Produkts aufgebracht werden, um diesen einen Schmuck- oder Schutzüberzug zu geben. Dies ist ein sehr wertvolles Kennzeichen für die Herstellung von Formkörpern für die Innenausstattung von Automobilen, da mit den bisher verwendeten elastischen Stoffen es erforderlich war. eine Zwischenauskleidung aus Stoff oder eine Polyätherschichi 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 Blöcke aus dem geformten Produkt ausgeschnitten oder abgeschält werden, wobei flache oder aufgerollte l'lächengebildc oder Folien hergestellt werden können.

Als geformte Gegenstände können die erfindungsgemäßen Produkte z. B. als Auskleidungsplatten. tür die Innendekoration und als Sicherheitspolsterung bei der Automobilindustrie, als Isolierplatte!! bei der industriellen Herstellung von Bodenbelagen und als Unterbclag für Böucn bei Sporleinrichtungen verwendet werden. In Form von Flächcngebilden oder Folien können die Produkte z. B. als Einlegesohlen oder Absatzfüllung in der Schuhindustrie oder für Dichtungsringe oder Dichtungen in der Motorindustrie und anderen Maschinenbauindustrien verwendet werden. Für Verpackungszecke 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 Prepolymeransatz wie folgt hergestellt:

Polyätherpolyol, Molgew. 5000
Amin-Katalysator
Tolylendiisocyanat (80/20)

Gewichtsteile

100,0

0,3

40,6

Ferner wird eine Aktivatorlösung wie folgt angesetzt:

Gewichisteile

Wasser
Amin-Katalysator

100
1

Polyurethan-Schaumstoff wird zu einem Pulver der Teilchengröße 0,2 bis 2 mm zerkleinert und in einen Taumelmischer eingefüllt, in den die benotigte Prepo-

hmermenge, die im Lösungsmittel oder der Trägerflüssigkeit gelöst war, eingespritzt wird. Nach dem vollständigen Vermischen von Pulver und Bindemittel wird die Aktivatorlösung eingespritzt und nach /. B. einer Minute Mischen wird das Gemisch in einen Formkasten entleert. Die 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)
Prepolymergemisch
Äthylacetat
Aktivatorlösung

11.2 kg
1.4b kg
0,23 kg
1.4b kg

Dieses Gemisch kann unter Druck zu einem Produkt mit einem Volumen von 28,3 Liter geformt werden.

Wenn pulverisierter Kork mitverwendet wird, kann eine größere Bindemiüelmenre wegen der Absorptionsfähigkeit des Korks zweckmäßig sein. Das Produkt hat eine größere Druckfestigkeit und Harte als das entsprechende Material ohne Korkzusaiz.

Claims

Patentansprüche:

1. Geformtes Produkt, das zerkleinertes Schaumstoffmaterial in einer Polyurethan-Matrix enthält und dessen Dichte in einem Bereich liegt, der die Werte von 160 bis 500 Gramm pro Liter enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die in bekannter Weise unter 12 mm liegende Teilchengröße des Schaumstoffmaterials höchstens 2 mm beträgt und daß der Dichtebereich bis 960 Gramm pro Liter geht.

2. Geformtes Produkt nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß das zerkleinerte Schaumstoffmaterial aus Polyurethanschaumstoff besteht

3. Geformtes Produkt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich pulveri sierten Kork ais Füllstoff enthält.

4. Geformtes Produkt nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß seine Dichte im *> Bereich von 400 bis 640 Gramm pro Liter liegt.

5. Verfahren zum Herstellen eines geformten Produktes nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zerkleinertes Schaumstoffmaterial, dessen Teilchengröße höchstens 2 mm beträgt, und eine poiyvethanbildende Zubereitung gemischt und das Gemisch unter einem Druck, der ein geformtes Produkt mit einer Dichte im Bereich von 160 bis 960 Gramm pro Liter ergibt, ausgeformt und härtet.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die polyurethanbildende Zubereitung praktisch wasserfrei ist.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der polyurethanbildenden Zubereitung 7 bis 30 Gewichtsprozent, bezogen auf das auszuformende Gemisch, beträgt.

8. Verfahren nach Anspruch 5. 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zerkleinerte Schauinstoffmaterial pulverisierter, aus Zellen aufgebauter Polyurethanschaumsloff einer Teilchengröße im Bereich von 0,1 bis 2 mm mit einer freien Dichte von 104 bis 120 Gramm pro Liter ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in das zu formende Gemisch zusätzlich pulverisierter Kork mit einer Teilchengröße im Bereich von 0.2 bis 3 mm und einer freien Dichte von 80 bis 96 Gramm pro Liter eingebracht wird.

50