DE2141615C3 - Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Verbundschaumstoffen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Verbundschaumstoffen

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Verbundschaumstoffen, die mindestens eine Schicht aus elastischem, verdichteten Polyurethanschaum enthalten.
Es sind bereits verschiedene Arten von Polyurethan-Verbundschaumstoffen bekannt Nach dem Verfahren der US-PS 30 50 432 wird ein Mehrschichtengebilde aus geschäumtem Material unter Hitze- und Druckeinwirkung zu einem luft- und wasserdurchlässigen Schichtstoff zusammengepreßt. Abgesehen davon, daß man bei diesem Verfahren unter Hitzeanwendung arbeiten muß, können nur dünne Schaumschichten verwendet werden, da andernfalls keine Verbindung zwischen den einzelnen Schichten gewährleistet ist Die nach dem genannten Verfahren erhaltenen Produkte lassen sich zwar in verschiedenen Anwendungsbereichen, z. B. in der Textilindustrie, verwenden, für die Herstellung von Kissen und Polstern sind diese Verbund- oder Schichtstoffe aufgrund ihrer geringen Schichtstärke und der umständlichen Herstellung jedoch ungeeignet.
Nach dem Verfahren der US-PS 28 78 153 werden Schaumstoffschichten durch Verschweißen der Ränder zu einem Schichtstoff verbunden. Da bei diesem Schichtstoff die einzelnen Schichten nur an den äußeren Rändern miteinander verbunden sind, ist das genannte Verfahren nur zur Herstellung von Endprodukten geeignet, da durch nachträgliches Zerschneiden der Verbund zumindest teilweise zerstört wird.
Es ist weiterhin bekannt, Polyurethan-Verbundschaumstoffe durch Verkleben der einzelnen Schichten herzustfUen. Dieses Verfahren erfordert jedoch abgesehen von dem Klebstoffverbrauch zusätzliche Verfahrensschritte und ist deshalb technisch umständlich und unwirtschaftlich.
Aufgabe der Erfindung war es daher, die vorgenannten Nachteile zu überwinden und ein technisch einfacheres und wirtschaftlicheres Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Verbundschaumstoffen zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst
Somit betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Verbundschaum^offen, die mindestens eine Schicht aus elastischem, verdichtetem Polyurethanschaum enthalten, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man mindestens zwei Polyurethanschaumschichten, von denen mindestens jede zweite Schicht aus teilweise gehärteten Polyurethanschaum besteht zu einem Mehrschichtengebilde zusammenpackt, innerhalb von etwa 10 Minuten nach dem Ende der Steigzeit der teilweise gehärteten Polyurethanschaumschichten unter Anwendung eines im wesentlichen senkrecht zu den gemeinsamen Grenzflächen der Schichten wirkenden Druckes das Volumen der teilweise gehärteten Polyurethanschaumschichten auf etwa 2/3 bis 1/10 ihres ursprünglichen Volumens zusammendrückt und schließlich den Verbundschaumkörper nach dem Wegnehmen des Druckes vollständig aushärtet mit der Maßgabe, daß man die Umgebungstemperatur der teilweise gehärteten Schaumstoffschichten innerhalb der 10 Minuten nach dem Ende der Steigzeit im Bereich von 7 bis 2040C hält
Das Verfahren der Erfindung kann ohne Hitzeeinwirkung durchgeführt werden. Die Verwendung von Hilfsstoffen, wie Klebstoffen, wird vermieden. Darüber hinaus lassen sich Verbundschaumstoffe mit sehr verschiedenen Dichten herstellen, die eine verbesserte Haftung an den Grenzflächen aufweisen.
Unter dem Begriff »Polyurethanschaumschichten« werden hier und im folgenden nicht nur die eigentlichen Schichten, das heißt flächenhafte Gebilde, verstanden, sondern Schaumkörper jeglicher Dimension, die aus gehärtetem, hartem oder elastischem Polyurethanschaumstoff, teilweise gehärtetem, elastischem Polyurethanschaumstoff, teilweise gehärtetem, verdichtetem Polyurethanschaumstoff gemäß der US-PS 35 06 600, gehärtetem, verdichtetem Polyurethanschaumstoff oder verschäumbaren Polyurethangemischen bestehen können. Selbstverständlich können mehrere Schichten mit unterschiedlichem Aufbau verwendet werden.
Der Ausdruck »mindestens jede zweite Schicht« ist hier und im folgenden so zu verstehen, daß die Schichten aus nur teilweise gehärteten Polyurethanschaum mindestens alternierend aufeinander folgen müssen. Für die Herstellung eines Verbundstoffs aus zwei Schichten muß also mindestens eine, für einen Verbundstoff aus drei Schichten mindestens die mittlere und für einen Verbundstoff aus vier oder mehr Schichten mindestens die erste, dritte, fünfte usw. oder zweite, vierte, sechste usw. Schicht aus einer teilweise gehärteten Polyurethanschaumschicht gebildet werden.
Der Ausdruck »zu einem Mehrschichtengebilde zusammenpackt« bedeutet hier und im folgenden eine beliebige Anordnung der Polyurethanschaumschichten oder -körper, die dadurch gekennzeichnet ist, daß jeweils zwei Schichten oder Körper eine gemeinsame Grenzfläche besitzen und daß alle Grenzflächen entlang einer im wesentlichen gemeinsamen Achse angeordnet
sind. Beispiele hierfür sind zwei aufeinanderliegende Schichten, zwei nebeneinanderliegende Körper oder Sandwich-Strukturen aus drei oder mehr aufeinander oder nebeneinander gepackten Schichten oder Körpern.
Die Bezeichnung »Schichten aus teilweise gehärtetem Polyurethanschaum« bedeutet hier und im folgenden, daß es sich um Schichten handelt, auf die die Bedingungen des Verfahrens der US-PS 35 06 600 angewendet werden können, auf die hier voll inhaltlich so Bezug genommen wird.
Das Prinzip dieses Verfahrens besteht darin, ein verschäumbar« Polyurethangemisch nach dem Verschäumen in teilweise gehärtetem Zustand eine bestimmte Zeit unter bestimmter Umgebungstemperatür zu halten, dann auf einen bestimmten Teil des ursprünglichen Schaumvolumens zusammenzudrücken und anschließecd vollständig auszuhärten. Hierbei erhält man einen verdichteten Polyurethanschaumstorf.
Derjenige Zeitraum, der von dem Ende der Steigzeit bis zur Druckanwendung vergeht, wird als »crush time« bezeichnet Während der »crush time«, die bei dem Verfahren der Erfindung bis zu 10 Minuten beträgt, wird der teilweise gehärtete Polyurethanschaum bei Temperaturen im Bereich von 7 bis 2050C gehalten. Im einzelnen werden bei einer »crush time« von 0 bis etwa 2,5 Minuten Temperaturen von etwa 7 bis 2050C, vorzugsweise 7 bis 940C, bei einer »crush time« von etwa 2,5 bis 5 Minuten Temperaturen von etwa 7 bis 940C, vorzugsweise 7 bis 380C, und bei einer crush time von etwa 5 bis 10 Minuten Temperaturen von etwa 7 bis 44°C, vorzugsweise 7 bis 300C, angwendet Zur Einhaltung der vorgenannten Temperaturen werden gegebenenfalls übliche Einrichtungen, wie Ofen oder Kühlsysteme, verwendet Bei der Durchführung des Verfahrens der Erfindung in der Praxis wird vorzugsweise bei Temperaturen von etwa 21 bis 44° C und bei einer crush time von bis zu 10 Minuten gearbeitet. Ein sichtbares Merkmal für die Beendigung der Steigzeit ist das Auftreten von Blasen an der Oberfläche des geschäumten Materials.
Nach dem Ablauf der crush time kann das Zusammendrücken der teilweise gehärteten Polyurethanschaumschichten auf etwa 2/3 bis 1/10 ihres ursprünglichen Volumens auf beliebige Weise, z. B. unter Verwendung von Walzen oder Platten, erfolgen. Der Grad der Zusammendrückung ergibt sich hierbei durch den Abstand der gegenüberliegenden Walzen oder Platten.
Gemäß dem Erfindungsgedanken sind verschiedene Ausführungsformen möglich, von denen im folgenden einige Beispiele angeführt sind:
(a) Zwei oder mehr verschäumbare Polyurethangemische werden getrennt verschäumt, die teilweise gehärteten Schaummassen werden nach dem Zusammenpacken zusammengedrückt
(b) Zwei oder mehr Schichten aus teilweise gehärtetem Polyurethanschaum werden getrennt zusammengedrückt Die so erhaltenen Schichten werden nach dem Zusammenpacken zum Verbundkörper zusammengedrückt
(c) Eine Schicht aus teilweise gehärtetem Polyurethanschaum wird zusammengedrückt und ausgehärtet. Eine zweite Schicht aus teilweise gehärtetem Polyurethanschaum wird zusammengedrückt. Nach dem Zusammenpacken wird das Mehrschichtengebilde zum Verbundkörper zusammengedrückt.
(d) Eine Schicht aus teilweise gehärtetem Polyurethanschaum wird zusammengedrückt und mit einer Schicht aus einem herkömmlichen, gehärteten, nicht verdichteten, d.h. durch freies Steigen erhaltenen, Polyurethanschaum zusammengepackt Anschließend wird das Mehrschichtengebilde zum Verbundkörper zusammengedrückt
(e) Eine Schlicht aus teilweise gehärtetem Polyurethanschaum wird mit einer Schicht aus gehärtetem, nicht verdichtetem Polyurethanschaum zusammengepackt Anschließend wird das Mehrschichtengebilde zum Verbundstoff zusammengedrückt
(f) Eine Schicht aus teilweise gehärtetem Polyurethanschaum wird mit einer Schicht aus teilweise gehärtetem, nicht verdichtetem Polyurethanscbaum zusammengepackt Anschließend wird das Mehrschichtengebilde zum Verbundstoff zusammengepreßt
(g) Ein verschäumbaies Polyurethangemisch wird auf eine Schicht aus gehärtetem, nicht verdichtetem Polyurethanschaum gegossen. Nach dem Verschäumen wird zum Verbundstoff zusammengedrückt
(h) Ein verschäumbares Polyurethangemisch wird auf eine Schicht aus zusammengedrücktem, teilweise gehärtetem Polyurethanschaum gegossen. Nach dem Verschäumen wird zum Verbundstoff zusammengedrückt
(i) Ein verschäumbares Polyurethangemisch wird auf eine Schicht aus gehärtetem, zusammengedrückten Polyurethanschaum gegossen. Nach dem Verschäumen wird zum Verbundstoff zusammengedrückt.
Nach den vorgenannten Methoden (a) bis (i) lassen sich Polyurethan-Verbundschaumstoffe mit ausgezeichneten Eigenschaften herstellen. Bevorzugt wird die Verfahrensweise (a).
Das Zusammendrücken der Mehrschichtengebilde zum Verbundstoff erfolgt gemäß dem Verfahren der US-PS 35 06 600.
Nach dem Zusammendrücken des Mehrschichtengebildes erfolgt unter der Wegnahme des Druckes die vollständige Aushärtung des Verbundschaumstoffs. Zur Aushärtung ist keine Wärmezufuhr erforderlich, da bereits bei Raumtemperatur eine vollständige Aushärtung erfolgt. Gegebenenfalls können jedoch zur Beschleunigung der Aushärtung erhöhte Temperaturen angewendet werden. Die vollständige Aushärtung des Verbundschaumstoffs kann gleichzeitig mit dem Nachlassen des Druckes oder im Anschluß daran bei Raumtemperatur oder bei erhöhten Temperaturen erfolgen. Alle vorgenannten Verfahrensvarianten werden von dem Ausdruck »und den Verbundschaumkörper nach dem Wegnehmen des Druckes vollständig aushärtet« erfaßt Nach dem Wegnehmen des Druckes und der vollständigen Aushärtung des Verbundschaumkörpers kann es möglich sein, daß sich eine oder mehrere Schichten aus dem verdichteten Polyurethanschaum nach Maßgabe der Verfahrensbedingungen um einen kleinen Teil der Differenz zwischen ursprünglicher Dicke und der Dicke nach dem Zusammendrücken wieder ausdehnen. Da jedoch eine Verdichtung des Polyurethanschaums stattgefunden hat, liegt es auf der Hand, daß diese Ausdehnung stets auf ein geringes Airsmaß beschränkt ist.
Das Verfahren zur Herstellung der Polyurethan-Verbundschaumstoffe kann nach dem Einstufenverfahren
oder einem abgewandelten Zweistufenverfahren, dem sogenannten semi-prepolymer- Verfahren, erfolgen. Unter den Begriff »verschäumbare Polyurethangemische« fallen hierbei alle bekannten Kombinationen zur Herstellung elastischer Polyuethanschaumstoffe aus Polyolen, wie Polyätherpolyole oder Polyesterpolyole, organischen Polyisoxyanaten, Treibmitteln, Katalysatoren und anderen üblichen Zusatzstoffen und Verarbeitungshilfsmitteln. Dies gilt sinngemäß auch für die Bezeichnungen »Polyurethanschaum« und »teilweise gehärteter Polyurethanschaum«. Typische Rezepturen sind in der US-PS 30 72 582 und in der CA-PS 7 05 938 beschrieben.
Bevorzugt werden als Polyhydroxylverbindungen Polyätherpolyole, insbesondere polyalkoxylierte mehrwertige Alkohole mit Molekulargewichten von etwa 700 bis 10 000, vorzugsweise etwa 1000 bis 6000, und Hydroxylzahlen von unter etwa 250, vorzugsweise etwa 25 bis 175, verwendet Diese alkoxylierten mehrwertigen Alkohole werden im allgemeinen ourch Umsetzung mehrwertiger Alkohole mit Alkylenoxide!!, wie Äthylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid, Amylenoxid, Epichlorhydrin oder Gemischen oder vorgenannten Alkylenoxide, in Gegenwart alkalischer Katalysatoren hergestellt Die Umsetzung erfolgt entweder statistisch oder schrittweise. Die alkoxylierten mehrwertigen Alkohole können entweder allein oder im Gemisch verwendet werden. Für die Herstellung der Polyätherpolyole geeignete mehrwertige Alkohole sind z. B. Äthylenglykol, Pentaerythrit Methylglucosid, Propylenglykol, 2,3-ButylenglykoL 1,3-Butylenglykol, 15-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, Glycerin, Trimethylolpropan, Sorbit, Saccharose oder Gemische der vorgenannten Alkohole, Gegebenenfalls können die Alkohole teilweise oder ganz durch andere Verbindungen mit mindestens zwei reaktiven Wasserstoffatomen, wie Alkylamine, Alkylenpolyamine, cyclische Amine, aromatische Polyamine, Säureamide, Di- oder Polycarbonsäuren, ersetzt werden. Spezielle Beispiele für Amine sind Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Butyl- oder Hexylamin, Äthylendiamin, Hexamethylendiamin, Diäthylentriamin, Piperazin, 2-Methylpiperazin, 2,5-Dimethylpiperazin oder Toluylendiamin. Spezielle Säureamide sind z. B. Acetamid, Succ namid oder Benzolsulfonamid. Spezielle Beispiele für Polycarbonsäuren sind Adipinsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Aconitsäure oder Diglykolsäure. Des weiteren sind auch Verbindungen mit verschiedenen funktionellen Gruppen als Träger der aktiven Wasoerstoffatome, wie Citronensäure, Glykolsäure oder Äthynolamin, geeignet.
Für das Verfahren der Erfindung geeignete Polyisocyanate sind z. B.
Toluylendiisocyanat, wie
die handelsüblichen 80 :20- oder
65 :35-Isomerengemische aus
2,4- und 2,6-Toluylendiisocyanat,
Äthylendiisocyanat,
Propy lendiisocyanat,
Methylen-bis-4-phenyl-isocyanat,
3,3'-Bitoluylen-4,4'-diisocyanat,
Hexamethylendiisocyanat,
Naphthylen-1,5-diisocyanat,
Polyphenylenpolymethylen-isocyanatoder
Gemische der vorgenannten Polyisocyanate.
Die Menge an Polyisocyanat wird so hoch gewählt, daß mindestens etwa 0,7 Mol MCO-Gruppen pro Hydroxylgruppe im Reaktionssystem vorhanden sind. Außer den
55
60
65 Hydroxylgruppen des Polyols sind hierbei auch die Hydroxylgruppen anderer im Reaktionssystem vorhandener Verbindungen zu berücksichtigen. Es kann zwar auch ein stöchiometrischer Überschuß an Polyisocyanat verwendet werden, dies ist jedoch aus Kostengründen unvorteilhaft Vorzugsweise werden nicht mehr als 1,25 MoL insbesondere etwa 03 bis 1,15 MoL NCO-Gruppen pro Mol Hydroxylgruppen, verwendet
Die Herstellung der Polyurethanschaumstoffe und der teilweise gehärteten Polyurethanschaumstoffe erfolgt in Gegenwart eines Treibmittels, eines Katalysators und, vorzugsweise, einer geringen Menge eines üblichen oberflächenaktiven Zusatzstoffes.
Es kommen die üblichen TreibmitteL wie Wasser oder organische Treibmittel mit bis zu 7 C-Atomen, z. B. halogenierte Kohlenwasserstoffe, niedermolekulare Alkane, Alkene oder Äther, oder Gemische der vorgenannten Treibmittel in Frage. Die Menge des Treibmittels kann sich in weitem Rahmen bewegen. Im allgemeinen werden die halogenierten Kohlenwasserstoffe in einer Menge von etwa 1 bis 50 Gewichtsteilen und Wasser in einer Menge von 1,0 bis 6,0 Gewichtsteilen, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile des Polyols, verwendet Typische halogenierte Kohlenwasserstoffe sind z. B. Monofluortrichlormethan, Dichlormonofluormethan, Difluordichlormethan, 1,1,2-Trichlor-l,2,2-trifluoräthan, Dichlortetrafluoräthan, Äthylchlorid, Methylenchlorid, Chloroform oder Tetrachlorkohlenstoff. Weitere spezielle Treibmittel sind Methan, Äthan, Äthylen, Propan, Propylen, Pentan, Hexan, Heptan, Diäthyläther, Diisopropyläther oder Gemische der vorgenannten Treibmittel.
Geeignete Katalysatoren sind z. B. tertiäre Amine oder Metallsalze, insbesondere Zinn-{II)-saIze. Diese Katalysatoren können allein oder im Gemisch verwendet werden. Vorzugsweise wird ein Gemisch aus Atnin und Metallsalz verwendet Die Katalysatoren werden im allgemeinen in Konzentrationen von etwa 0,05 bis 1,5 Gewichtsprozent, vorzugsweise etwa 0,075 bis 0,50 Gewichtsprozent jeweils bezogen auf die Polyolkomponente, verwendet Spezielle Beispiele für tertiäre Amine sind N-Methylmorpholin, N-Hydroxyäthylmorpholin, Triäthylendiamin, Triäthylamin oder Trimethylamin. Typische Metallsalze sind z. B. die Salze von Antimon, Zinn und Eisen, wie Dibutylzinndilaura:, oder Zinn-(II)-octoat.
Für das Verfahren der Erfindung geeignete oberflächenaktive Zusatzstoffe sind z. B. Silikonöle, Seifen oder Siloxan-Oxyalkylen-Blockcopolymerisate. Geeignete Siloxane sind z. B. in der US-PS 28 34 748 beschrieben. Im allgemeinen werden bis zu 2 Gewichtsteile des oberflächenaktiven Zusatzstoffes, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Polyols, verwendet Durch die Anwesenheit des oberflächenaktiven Zusatzstoffes wird die Zellstruktur der Polyurethanschaumstoffe verbessert.
In den verschäumbaren Polyurethangemischen können weitere Zusatzstoffe, wie Füllstoffe, z. B. Ton, Calciumsulfat oder Ammoniumphosphat Farbstoffe, Pigmente, Fasern aus Glas oder Asbest oder synthetische Fasern, Weichmacher, Duftstoffe oder Antioxydationsmittel, zur Verbesserung der physikalischen Eigenschaften und/oder aus Kostengründen enthalten sein.
Das Verfahren der Erfindung zur Herstellung der Polyurethan-Verbundschaumstoffe kann diskontinuierlich oder kontinuierlich erfolgen. Das diskontinuierliche Verfahren wird z. B. so durchgeführt daß man das verschäumbare Polvurethaneemisch in einem «rpwfthnli-
chen Kasten oder Karton verschäumt, den teilweise gehärteten Polyurethanschaum-Block aus dem Kasten oder Karton entnimmt, mit einem anderen Polyurethanschaum-Block zusammenpackt und die beiden Blöcke unter Einhaltung der vorgenannten Bedingungen -i hinsichtlich crush time, Umgebungstemperatur und Druckrichtung zum Verbundschaumstoff zusammenpreßt.
Das kontinuierliche Verfahren kann z. B. so durchgeführt werden, daß man die Bestandteile des verschäum- κι baren Polyurethangemisches über eine Mischkammer auf ein seitlich begrenztes Transportband spritzt. Während das Transportband weiterläuft, erfolgt das Verschäumen zu einem ungehärteten, porösen Gel. Nachdem durch Ablaufen von einer Rolle ein gehärteter Polyurethanschaum über den teilweise gehärteten Polyurethanschaum gepackt ist, durchläuft das Schichtengebilde nach Maßgabe der Transportgeschwindigkeit innerhalb der vorbestimmten crush time, ζ. Β. ein Paar von gegenüberliegenden Bändern, die durch Druckwalzen gestützt und angetrieben werden und deren Länge die Dauer der Druckeinwirkung bestimmt. Gegebenenfalls wird der nach dem Zusammendrücken erhaltene Verbundschaumstoff durch geeignete Schneidvorrichtungen auf Maß geschnitten.
In den erfindungsgemäß hergestellten Polyurethan-Verbundschaumstoffen besteht mindestens jede zweite Schicht aus elastischem, verdichtetem Polyurethanschaum. Bei speziellen Anforderungen können die einzelnen Schichten verschiedene Dichten aufweisen. In den erfindungsgemäß hergestellten Verbundschaumstoffen sind die einzelnen Schichten dauerhaft und zäh miteinander verbunden. Hierdurch wird die Haltbarkeit der Verbundschaumstoffe erhöht. Das Verfahren der Erfindung ermöglicht die Herstellung von Verbund-Schaumstoffen mit den verschiedensten Eigenschaften, die der gewünschten Funktion angepaßt werden können. So läßt sich z. B. durch die Veränderung der Lage und der Anzahl der verdichteten Polyurethanschichten die Festigkeit von Matratzen und Kissen beeinflussen. Hierbei ist die Flexibilität der Verbundschaumstoffe ein besonderer Vorteil. Über die Verwendung zur Herstellung von Kissen, Matratzen und Sitzmöbeln hinaus, lassen sich die Verbundschaumstoffe der Erfindung auch zum Beschichten und Abfasern von Teppichen, zur Herstellung von Fußmatten, Überzügen von Kraftfahrzeugpedalen und Kraftfahrzeugsitzen verwenden.
Die Beispiele erläutern die Erfindung. Teile- und Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht, falls nicht anders angegeben.
Bei dem in den Beispielen verwendeten Toluylendiisocyanat handelt es sich um ein handelsübliches Produkt aus 80 Prozent 2,4- und 20 Prozent 2,6-Isomerem.
Der NCO-Index gibt das Verhältnis von Isocyanat- zu Hydroxylgruppen in Prozent an.
Bei dem als oberflächenaktiven Zusatzstoff verwendeten Silicon handelt es sich um ein Blockcopolymerisat aus Dimethylpolysiloxan und einem Polyalkylenoxide eo Das Polyalkylenoxid ist ein lineares statistisches Copolymerisat aus 50 Prozent Äthylen und 50 Prozent Propylenoxid und besitzt Butoxyendgruppen; das verzweigte Polysiloxan und jeder der Polyätherblöcke besitzen Molekulargewicht von 1500 bis 1800.
Bei dem in Beispiel 14 verwendeten Polyphenylenpo- lymethylenisocyanat handelt es sich um ein übliches technisches Polyisocyanat
Beispiel 1
Gemäß der angegebenen Rezeptur (I) werden durch Vermischen der einzelnen Komponenten zwei identische Polyurethangemische (elastischer Typ) A und B hergestellt.
Rezeptur 1
Komponente Gewichtsteile
Oxypropyliertes Glycerin 100,0
(Molekulargewicht 3000)
Toluylendiisocyanat 49,5
(NCO-Index 105)
Zinn-(Il)-octoat 0,25
Triethylendiamin 0,10
Wasser 4,0
Silicon 1,5
Die Polyurethangemische A und B werden bei Raumtemperatur (23,9° C) in quadratische Schachteln mit einer Seitenlänge von 40,6 cm und einer Höhe von 20,3 cm gegossen, beim Beginn des Gießens haben die Polyurethangemische etwa Raumtemperatur (23,90C). Beide Polyurethangemische erreichen eine Steighöhe von 10,2 cm. Die Schaumblöcke werden aus den Schachteln genommen und nach dem Aufeinandersetzen in einer Handpresse mit einem 5,1 cm-Abstandhalter zusammengepreßt. Die crush time, das heißt der Zeitraum vom Ende der Steigzeit, die sich durch das Auftreten von Blasen auf der Oberfläche des Schaums zu erkennen gibt, und der Druckanwendung beträgt 120 Sekunden für den Schaum A und 90 Sekunden für den Schaum B. Die Druckanwendung dauert 90 Sekunden. Nach 15minütigem Härten in einem Ofen von 65° C erhält man einen aus zwei Schichten mit verdichteten Kernen bestehenden Polyurethan-Verbundschaumstoff. Die Verbindung zwischen den beiden Schichten kann nicht gelöst werden. Die verdichteten Teile der Schaumschichten A und B besitzen Raumgewichte von 72,7 bzw. 87,2 g/Liter.
Beispiel 2
Gemäß Beispiel 1 werden zwei verschäumbare Polyurethangemische (I) hergestellt und verschäumt. Nach dem Erreichen einer Schaumhöhe von 10,2 cm werden die teilweise gehärteten Polyurethanschäume nach einer crush time von 90 Sekunden bei einer Temperatur von 23,9° C separat in einer Handpresse mit 2,5 cm-Abstandhalter zusammengedrückt Nach 30 Sekunden werden die zusammengedrückten Schaumschichten aus de" Presse entnommen und aufeinandergelegt Nach de-1 Herausnehmen aus der Presse haben sich die verdichteten Polyurethanschaumschichten wieder etwas ausgedehnt, so daß die Dicke des Zweischichtengebildetes 5,6 cm beträgt Dieses Zweischichtengebilde wird bei einer crush time von 135 Sekunden bei einer Temperatur von 23,9° C, bezogen auf beide Schichten, auf eine Dicke von 2$ cm zusammengedrückt Nach 90 Sekunden wird der Verbundstoff aus der Presse genommen und 15 Minuten in einem Ofen bei 650C erhitzt Die den Verbundschaumstoff bildenden Schichten zeigen das gleiche Aussehen wie die Schichten des Verbundschaumstoffs von Beispiel 1. Die Raumgewichte der verdichteten Teile beiragen 129,0 bzw. 147,9 g/Liter. Die Gesamtdicke des Verbund schaumstoffs beträgt 3,8 cm.
Beispiel 3
Gemäß Beispiel 1 wird ein Polyurethangemisch (I) hergestellt und verschäumt. Die crush time beträgt 90 Sekunden bei 23,9°C und die Dauer der Druckanwen- ■> dung 90 Sekunden. Der teilweise gehärtete Polyurethanschaum wird in einer Handpresse von 10,2 auf 5,1 cm zusammengedrückt und dann 15 Minuten in einem Ofen bei 65°C gehärtet.
In gleicher Weise wird ein Polyurethangemisch (1) m hergestellt und verschäurnt und bei einer crush time von 90 Sekunden bei 23,9°C in einer Handpresse von 10,2 auf 2,5 cm zusammengedrückt. Die Druckanwendung dauert 30 Sekunden. Die erhaltene, teilweise gehärtete Schaumschicht wird auf die in vorgenannter Weise ir> hergestellte, gehärtete Schaumschicht gelegt. Bei einer crush time der teilweise gehärteten Schaumschicht von 120 Sekunden bei 23,9°C wird das Zweischichtengebilde 90 Sekunden in einer Handpresse auf 5,1 cm zusammengedrückt. Die Härtung erfolgt 15 Minuten bei 65°C. Hierbei erhält man einen Polyurethan-Verbundschaumstoff aus zwei Schichten mit verdichteten Kernen. Das Raumgewicht des Kernes der vorgehärteten Schicht beträgt 94,4 g/Liter und das des Kerns der anderen Schicht 85,9 g/Liter.
Beispiel 4
Ein 10,2 cm hoher, gehärteter, durch freies Verschäumen des Polyurethangemisches (I) erhaltener Schaum- jo block wird auf einen teilweise gehärteten, 10,2 cm dicken, durch freies Verschäumen des Polyurethangemisches (I) erhaltenen Schaumblock gesetzt. Bei einer crush time Λ>η 90 Sekunden bei 23,9° C für die teilweise gehärtete unterste Schicht wird das Zweischichtengebilde in einer Handpresse mit 5,1 cm-Abstandhalter zusammengedrückt. Nach 90 Sekunden wird der Verbundschaumstoff aus der Presse genommen und 15 Minuten in einem Ofen bei 65° C gehärtet. Die vorgehärtete Schaumstoffschicht erreicht wieder ihre ursprüngliche Höhe von 10,2 cm und besitzt ein Raumgewicht von 27'2 g/Liter. Die Gesamtdicke des gehärteten Verbundschaumstoffs beträgt 12,7 cm. Das Raumgewicht des Kerns der 2,5 cm dicken Schicht beträgt 106,9 g/Liter.
Beispiel 5
Gemäß den vorhergehenden Beispielen werden zwei verschäumbare Polyurethangemische (I) hergestellt Das eine Gemisch wird verschäumt und gehärtet Hierbei erhält man einen elastischen Polyurethanschaum mit einer Dicke von 10,2 cm. Das andere Polyurethangemisch wird verschäumt und bei einer crush time von 90 Sekunden bei 233° C 5 Sekunden in einer Handpresse auf 2,5 cm zusammengedrückt Der gehärtete Schaum wird auf den teilweise gehärteten, vorverdichteten Schaum gelegt Das Zweischichtengebilde wird in einer Handpresse mit 5,1 cm-Abstandhalter 90 Sekunden zusammengepreßt Die crush time hinsichtlich des teilweise gehärteten, vorverdichteten Polyurethanschaums beträgt 100 Sekunden bei 23,9° C Nach dem Vervollständigen der Härtung in einem Ofen (15 Minuten bsi 65°C) erhält man einen Verbundstoff, der zwei Schichten mit verdichteten Kernen enthält Die vorgehärtete Schaumschicht hat ihre ursprüngliche Höhe von 10,2 cm zurückgewonnen und besitzt ein Raumgewicht von 25,5 g/Liter. Die Gesamtdicke des Verbundschaumstoffs beträgt 12,7 cm. Das Raumgewicht des Kerns der 2,5 cm dicken Schicht beträgt 112,8 g/Liter.
Beispiel 6
Gemäß Beispiel 1 wird aus dem Polyurethangemisch (I) ein gehärteter, nicht verdichteter Polyurethanschaumstoff hergestellt. Dieser besitzt eine Dicke von 10,2 cm.
Ein zweites Polyurethangemisch wird gemäß der folgenden Rezeptur (II) hergestellt:
Rezeptur Il
Komponente
Gewichtsteile
Oxypropyliertes Glycerin
(Molekulargewicht 1000)
Toluylendiisocyanat
(NCO-Index 70)
Zinn-(ll)-octoat
Triäthylendiamin
Wasser
Silicon
100,0
46,7
0,20
0,10
4,0
1,5
Dieses Polyurethangemisch (II) wird auf den gehärteten Schaumstoff gegossen und verschäumt. Bei einer crush time von 90 Sekunden bei 75° C wird das entstandene Schichtengebilde 90 Sekunden auf eine Dicke von 6,4 cm zusammengedrückt. Nach der vollständigen Aushärtung (15 Minuten bei 650C) erhält man einen hartnäckig verbundenen Polyurethan-Verbundschaumstoff. Die Schicht aus dem vorgehärteten, nicht verdichteten Polyurethanschaumstoff hat ihre ursprüngliche Höhe von 10,2 cm wiedergewonnen und besitzt ein Raumgewicht von 26,1 g/Liter. Die Gesamtdicke des Verbundstoffs beträgt 12,7 cm. Das Raumgewicht des Kerns der 2,5 cm dicken Schicht beträgt 98,0 g/Liter.
Beispiel 7
Es werden zwei Polyurethangemische (III) und (I) durch Vermischen der in den nachfolgenden Rezepturen aufgeführten Komponenten hergestellt:
Komponente Gewichtsteile 1
III 100
Oxypropyliertes Glycerin
(Molekulargewicht 3000)
Oxypropyliertes Glycerin 100
(Molekulargewicht 1000) 49,5
Toluylendiisocyanat 46,7 0,25
Zinn-(II)-octoat 0,20 0,10
Triäthylendiamin 0,05 4,0
Wasser 4,0 1,5
Silicon 1,5
Das Polyurethangemisch (III) wird nach dem Verschäumen mit einer freien Steighöhe von 10,2 cm bei einer crush time von 60 Sekunden bei 23,9° C in einer Handpresse 60 Sekunden auf eine Dicke von 2,5 cm zusammengedrückt Die Aushärtung erfolgt 15 Minuten in einem Ofen bei 65° C Der durch freies Verschäumen des Polyurethangemisches (I) erhaltene Schaumstoff wird auf den vorverdichteten, gehärteten Schaumstoff (Hl) gelegt Das Zweischichtengebilde wird bei einer crush time von 30 Sekunden bei einer Temperatur von °C, bezogen auf die Rezeptur (I) in einer
Handpresse mit 5,1 cm-Abstandhalter zusammengepreßt. Nach 90 Sekunden wird der Verbundstoff aus der Presse entnommen und 15 Minuten in einem Ofen bei 65°C gehärtet. Die Enddicke des Verbundstoffs beträgt 5,1 cm. Die Raumgewichte der Kerne der Schaumstoffe (III)und(I) betragen 67,8 bzw. 79,5 g/Liter.
Beispiel 8
Gemäß Beispiel 4 wird ein gehärteter, frei verschäumter Polyurethanschaumstoff hergestellt. Ein zweites, identisches Polyurethangemisch (1) wird auf den gehärteten Schaumstoff gegossen und verschäumt. Die crush time hinsichtlich des vergossenen Polyurethangemisches beträgt 90 Sekunden bei 23,9° C. Das erhaltene Zweischichtengebilde wird in einer Handpresse mit 6,4 cm-Abstandhalter 90 Sekunden zusammengepreßt. Anschließend wird der Verbundstoff aus der Presse genommen und 15 Minuten in einem Ofen bei 65° C gehärtet Der vorgehärtete, freiverschäumte Schaum hat seine ursprüngliche Höhe von 10,2 cm wiedergewonnen und besitzt ein Raumgewicht von 26,0 Liter/g. Die Gesamtdicke des Verbundstoffs beträgt 12,7 cm. Das Raumgewicht des Kerns der 2,5 cm dicken Schicht beträgt 106,9 g/Liter.
Beispiel 9
Das Polyurethangemisch (III) des Beispiels 7 wird frei verschäumt, (Steighöhe 10,2 cm) und bei einer crush time von 90 Sekunden bei 23,9° C 30 Sekunden in einer Handpresse auf 2,5 cm zusammengepreßt Auf den erhaltenen, teilweise gehärteten, vorverdichteten Polyurethanschaum wird das Polyurethangemisch (1) von Beispiel 7 gegossen. Das erhaltene Zweischichtengebilde wird bei einer crush time von 90 Sekunden bei 23,9° C, bezogen auf das Polyurethangemisch (I) und 125 Sekunden bei 23,9° C, bezogen auf das Polyurethangemisch (HI) in einer Handpresse mit 5,1 cm-Abstandhalter zusammengepreßt Nach 90 Sekunden wird der Verbundstoff aus der Presse genommen und 15 Minuten in einem Ofen bei 65° C gehärtet. Der erhaltene Verbundstoff besitzt eine Dicke von 5,1 cm. Die Raumgewichte der Kerne der Schichten aus den Polyurethangemischen (III) und (I) betragen 91,6 bzw. 72,3 g/Liter.
Beispiel 10
50
Aus dem Polyurethangemisch (I) wird gemäß Beispiel 3 ein vorverdichteter, gehärteter, frei verschäumter Polyurethanschaum hergestellt Das gleiche Polyurethangemisch (I) wird anschließend auf den erhaltenen Schaumstoff gegossen und verschäumt Das Zweischichtengebilde wird bei einer crush time von 90 Sekunden bei 23,9° C, bezogen auf das vergossene Polyurethangemisch, in einer Handpresse 90 Sekunden auf 5,1 cm zusammengepreßt Die Aushärtung erfolgt 15 Minuten in einem Ofen bei 65° C Der Kern des vorverdichteten Schaums besitzt ein Raumgewicht von 84,9 g/Liter, der Kern der gegossenen Schicht besitzt ein Raumgewicht von 814 g/Liter.
Komponente Gewichtsteile I Γ
IV 100,0 100,0
Oxypropyliertes
Glycerin
(Molekulargewicht
3000)		 100,0 49,5 49,5
Toluylendiisocyanat
(NCO-Index 105)		 53,37 0,25 0,25
Zinn(II)-octoat 0,35 0,10 0,10
Triäthylendiamin 0,10 4,0 4,0
Wasser 2,8 1,5 1,5
Silicon 1,5
Beispiel 11
Es werden die Polyurethangemische (IV), (I) und (Γ) hergestellt
65 Diese Polyurethangemische werden jeweils gemäß Beispiel 1 verschäumt und von der ursprünglichen Steighöhe von 10,2 cm bei einer crush time von 90 Sekunden bei 23,9° C 30 Sekunden auf 2,5 cm zusammengedrückt. Der teilweise gehärtete, verdichtete Schaum (IV) wird zwischen die Schäume (I) und (Γ) gelegt Das Dreischichtengebilde wird bei einer crush time von 135 Sekunden, bezogen auf (IV), (I) und (Γ), bei 23,9°C 90 Sekunden auf 6,4 cm zusammengepreßt. Nach dem Herausnehmen aus der Presse wird der Verbundstoff 15 Minuten bei 65°C gehärtet. Die Dicke des erhaltenen Verbundstoffs beträgt 6,4 cm. Die Raumgewichte der Kerne der aus den Polyurethangemischen (IV), (I) und (I') gebildeten Schichten betragen 88,9,213,2 bzw. 88,3 g/Liter.
Beispiel 12
Gemäß Beispiel 11 werden drei Polyurethangemische (IV), (I) und (Γ) hergestellt. Nach dem Verschäumen werden die Polyurethanschäume (IV) und (I) aufeinandergelegt und bei 90 Sekunden crush time 30 Sekunden auf 5,1 cm zusammengedrückt. Der durch Verschäumen des Polyurethangemisches (Γ) erhaltene Polyurethanschaum wird auf das aus den Schäumen (IV) und (I) erhaltene, verdichtete Flächengebilde gelegt und das erhaltene Dreischichtengebilde wird 90 Sekunden bei 23,9° C auf 7,6 cm zusammengepreßt Die crush time beträgt 90 Sekunden, bezogen auf das Polyurethangemisch (F) und 125 Sekunden, bezogen auf die Polyurethangemische (IV) und (I). Die Aushärtung erfolgt 15 Minuten bei 65° C. Hierbei erhält man einen Verbundschaumstoff mit einer Dicke von 3,8 cm. Die Raumgewichte der Kerne der aus den Polyurethangemischen (IV), (1) und (Γ) erhaltenen Schichten betragen 66,8,69,7 bzw. 336,4 Liter. Die Schichten (IV), (I) und (Γ) besitzen Dicken von 4,6,0,76, bzw. 3,6 cm.
Beispiel 13
Gemäß Beispiel 1, jedoch unter Verwendung von 0,22 Teilen Zinn-(II)-octoat in der Rezeptur (I) werden zwei Polyurethangemische hergestellt Das erste Polyurethangemisch wird verschäumt 35 Sekunden nach Beendigung der Steigzeit wird das zweite Polyurethangemisch auf den erhaltenen Schaumstoff gegossen und verschäumt Das erhaltene Zweischichtengebilde wird 90 Sekunden in einer Handpresse mit 5,1 cm-Abstandhalter zusammengepreßt Die crush time bei 23,9° C beträgt 90 Sekunden, bezogen auf das zweite Polyure-
thangemisch und 125 Sekunden, bezogen auf das erste Polyurethangemisch. Die Aushärtung erfolgt 15 Minuten bei 65° C. Die Raumgewichte der Kerne der aus dem
ersten und zweiten Polyurethangemisch erhaltenen Schichten betragen 75,3 bzw. 107,0 g/Liter bei Schichtdicken von 2,0 bzw. 4,3 cm.
Beispiel 14
Ein Polyurethan-Hartschaumstoff wird unter Verwendung der Rezeptur (V) hergestellt:
Rezeptur V
Komponente
Gewichtsteile
Oxypropyliertes Gemisch von 100,0 Methylglucosid und Glycerin, Molekulargewicht 490
Silicon 2,0
1,1,3,3-Tetramethylbutandiamin 2,5
Trichlormonofluormethan 32,0 Polyphenylenpolymethylenisocyanat 111,0 Ein gemäß Beispiel 1 hergestelltes Polyurethangemisch (I) (elastischer Typ) wird auf eine 2,5 cm dicke Scheibe des vorgenannten Polyurethan-Hartschaumstoffs gegossen und frei verschäumen gelassen. Die Steighöhe beträgt 10,2 cm. Das erhaltene Zweiflächengebilde wird in einer Handpresse mit 5,1 cm Abstandhalter zusammengepreßt. Die crush time beträgt 35 Sekunden bei 23,9° C, bezogen auf das Polyurethangemisch (I). Nach 90 Sekunden wird der Verbundstoff aus der Presse genommen und 15 Minuten bei 65CC in einem Ofen gehärtet. Der erhaltene Polyurethan-Verbundstoff besitzt eine Dicke von 5,1 cm. Die 2,5 cm dicke
2O- Schicht aus Hartschaum besitzt ein Raumgewicht von 33,6 g/Liter. Das Raumgewicht des Kerns der flexiblen Schicht beträgt 74,2 g/Liter.

Claims (2)

  1. Patentansprüche:
    !. Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Verbundschaumstoffen, die mindestens eine Schicht aus elastischem, verdichtetem Polyurethanschaum enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß man mindestens zwei Polyurethanschaumschichten, von denen mindestens jede zweite Schicht aus teilweise gehärtetem Polyurethanschaum besteht, zu ι ο einem Mehrschichtengebilde zusammenpackt, innerhalb von etwa 10 Minuten nach dem Ende der Steigzeit der teilweise gehärteten Polyurethanschaumschichten, unter Anwendung eines im wesentlichen senkrecht zu den gemeinsamen Grenzflächen der Schichten wirkenden Druckes das Volumen der teilweise gehärteten Polyurethanschaumschichten auf etwa 2/3 bis 1/10 ihres ursprünglichen Volumens zusammendrückt und schließlich den Verbundschaumkörper nach dem Wegnehmen des Druckes vollständig aushärtet, mit der Maßgabe, daß man die Umgebungstemperatur der teilweise gehärteten Schaumstoffschichten innerhalb der 10 Minuten nach dem Ende der Steigzeit im Bereich von 7 bis 2040C hält
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man bei einem Zeitraum von 0 bis etwa 2,5 Minuten vom Ende der Steigzeit bis zur Druckanwendung die teilweise gehärteten Polyurethanschaumschichten bei Umgebungstemperaturen im Bereich von 7 bis 94° C, bei einem Zeitraum von etwa 2,5 bis 5 Minuten bei Umgebungstemperaturen von etwa 7 bis 38° C und bei einem Zeitraum von etwa 5 bis 10 Minuten bei Umgebungstemperaturen von etwa 7 bis 300C hält
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