DE2226645A1

DE2226645A1 - Verfahren zur Herstellung von poly olefinharz kaschierten Polyurethanschaum stoffen

Info

Publication number: DE2226645A1
Application number: DE19722226645
Authority: DE
Inventors: Arnold William Larchmont N Y Schwartz (V St A )
Original assignee: Tenneco Chemicals Inc
Current assignee: Tenneco Chemicals Inc
Priority date: 1971-06-03
Filing date: 1972-05-31
Publication date: 1972-12-14
Also published as: FR2140155A1; IT958135B; BE784288A; NL7207251A; ZA723152B; US3741844A

Description

"Verfahren zur Herstellung von polyolefinharz-kaschierten Polyurethans chaumst of fen"

Priorität: 3.. Juni 1971, V.St.A., Nr. 1^9 689

Polyiirethanschaurnstoffe haben auf vielen Gebieten , angefangen von Polstermat.erialien, z.B. für Matratzen und Kissen, bis hin zu .Konstruktionsteilen - und Bekleidungszwischenfutter, Verwendung gefunden. Je nach ihrem Verwendungszweck werden Schaumstoffe mit unterschiedlichen Eigenschaften hergestellt, wie hochflexible Schaumstoffe, für Matratzen oder Bekleidungszwischenfutter und feste und halbfeste Schaumstoffe für Konstruktionsteile und schalldämpfende Isolierstoffe. In vielen Fällen ist es zweckdienlich, die Oberfläche des Polyurethanschaumstoffs mit einer durchgehend glatten, gleichmässigen Materialschicht, wie einem Kunstharzfilm,abzudichten oder zu beschichten. Das Oberflächenmaterial kann transparent oder undurchsichtig, weiss oder mit verschiedenen Pigmenten angefärbt sein. Durch einen solchen Film wird die Oberfläche glatter und die Porosität herabgesetzt oder

beseitigt. ^ ·

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Die vielleicht breiteste Anwendung finden diese kaschierten Polyurethanschaumstoffe als dünne Streifen oder als Bahnen.

Solche Materialien können,im grosstechnischen Maßstab em wirt-

/Messern schaftlichsten durch "Abschälen" oder durch Herausschneiden mit

von Schaumstoffruridblöcken oder -platten als fortlaufende Streifen hergestellt werden, während das 'Giessen des Schaumstoffs in dünne Streifen im allgemeinen als zu kostspielig angesehen wird.

Die bei der Herstellung von polyolefinharskaschierten Polyurethanschaumstoffen auftretenden Probleme machten es jedoch ausserordentlich schwierig, eine dichte und feste Verbindung zwischen Schaumstoff und Film oder Beschichtung ohne Verwendung von Klebstoffen herzustellen.

Die Verwendung von Klebstoffen bedeutet jedoch die Einführung einer weiteren Verfahrensstufe bei der Herstellung der kaschierten Produkte und erfordert die Verwendung zusätzlichen Materials. Versuche zur Herstellung einer direkten Verbindung zwischen Olefin- und Urethanpolymeren, insbesondere von Polyäthylen,führten aus technischen und wirtschaftlichen Gründen nicht zu einem er- ,. kennbaren Erfolg. Ein Verfahren zur Verbindung von Film mit Schaumstoff ist das Flammkaschieren, bei dem entweder der vorbereitete Film oder der Schaumstoff zur Erweichung seiner Oberfläche einer offenen Flamme ausgesetzt wird und die beiden Schichten dann zusammengepresst werden. Das Flammkaschieren führt zu Materialverlust, möglicherweise zur Verbrennung und Verkohlung, und vor allem zum Verlust von Additiven, wie Stabilisatoren und Antiflammmittel, der die Materialeigenschaften entscheidend verschlechtern würde.

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Bei anderen Harzen sind solche Schwierigkeiten nicht bekannt. Z.B. kann Polyvinylchloridharz, wie in der USA.-Patentschrift 3 223 568 beschrieben, direkt mit Polyurethanschaumstoffen verbunden v/erden. Gemäss dieser Patentschrift wird ein vorgeformter Kunstßtoffilm erhitzt und zur Erzielung einer direkten Bindung gegen die Oberfläche eines Schaumstoffs gepresst und es wird darauf hingewiet;Gn,dass auch andere Harze, einschliesslich Polyäthylen , auf diese Art behandelt werden können. Die bei der Verwendung von Polyäthylen auftretenden zusätzlichen Schwierigkeiten sind bereits bekannt, wie aus der USA.-Patentschrift 3 533 9°1 her- vorgeht. .

Die USA.-Patentschrift 3 533 901 /

/ bet'rffft ein Verfahren zur direkten Beschichtung von

Polyurethan mit Polyäthylen. Danach muss zur Erreichung einer Bindung zwischen Polyäthylen und Polyurethanschaumstoff die äussere Schicht des Polyäthylenfilms vorher oxidiert werden. Zu diesem Zweck wird vorgesehlagen, die heisse Polyäthylenschmelze in Gegenwart von Luft zu extrudieren, wodurch.sich automatisch eine

/USA.-Patentschrift 3 223 568 oxidierte Schicht auf dieser Oberfläche bildet. Wie in der ~ J wird ein vorgeformter Polyäthylenfilm verwendet..Zur Erreichung ' einer festen Bindung wird es jedoch als notwendig erachtet, den Schaumstoff in situ herzustellen. Demgemäss wird das- kaschierte Material durch Beschichtung eines vorgeformten, oberflächenoxi- . dierten Polyäthylenfilms mit einer dünnen Schicht eines aufschäumbaren Polyurethanharzes gebildet und das Polyurethan in situ aufgeschäumt. Der Polyurethanschaumstoff wird dann bei erhöhten Temperaturen -ausgehärtet, wobei gleichzeitig die Bindung mit dem Polyäthylennim stattfindet.

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Gemäss USA.-Patentschrift 2 983 962 wird ein auf- "

schäumbares flüssiges Kunstharz direkt auf eine frisch extrudierte thermoplastische Harzschi ent aufgebracht. Die direkte Beschichtung,'

/in der USA.-Patentschrift 3 533 der Harzoberfläche mit Schaumstoff könnte die ' / als zur

Bildung einer festen Bindung zwischen Polyäthylenfilm und

Polyurethanschaumstoff als notwendig erachtete Oxidation verhindern.

Ein bei der Verwendung von unpigmentiertem oder leicht pigmentiertem Schaumstoff an sichtbaren Stellen auftretendes Problem ist die Verfärbung.

Der ursprünglich fast reinweisse Schaumstoff färbt sieh durch Luft- und Lichteinwirkung ausserordentlich schnell schmutziggelb. Die Verwendung von Zusätzen hat nicht zu einem vollständigen Erfolg geführt, weil viele handelsübliche Antioxidationsmittel während des Aufschäumens bei hohen Temperaturen ausgetrieben werden. Der Zusatz von Stabilisatoren nach dem Aufschäumen auf die Oberfläche ist kostspielig und nicht immer erfolgreich. Demgemäss wäre ein einfaches Verfahren zur direkten Farbstabilisierung von Polyurethanschaumstoffen sehr nutzbringend.

Somit . betrifft die vorliegende Erfindung ein überraschend einfaches, aber wirksames Verfahren zum Kaschieren eines PoIyurethanschaumstoffträgermaterlals mit einer Polyolefinharzschutzschicht, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Polyolefinharz

aufges chmolzen/
zunächst / und dann die heisse Schmelze in flüssigem

Zustand auf die Oberfläche des Trägermaterials aufgebracht wird,

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wonach die Polyolefinharzschicht zur Verfestigung auf dem Trägermaterial und zur Bildung einer festanhaftenden dünnen Harzschutzschi oht abgekühlt wird.

Zur Verbesserung der Bindung zwischen Schaumstoff und Polymerharzschutzschicht kann während des Äbkühlens der Schutzschicht Druck auf das kaschierte Material ausgeübt werden. Der Druck sollte nicht höher sein als zur Herstellung einer Bindung nötig ist,

wird/

ohne dass die Schäumstoffstruktur dadurch zerstört/und ohne, sofern nicht gewünscht, eine geringere Dicke (Nachstrecken) der extrudierten Schicht zu bewirken. Die Schicht oder der Film können direkt auf die Schaumstoffoberfläche in der gewünschten Dicke extrudiert werden. '

Die direkt extrudierte Schicht der vorliegenden Erfindung bildet eine so dichte und feste Verbindung mit der Oberfläche des Schaumstoffs, dass sie Luft und Licht wirksam aussefrllesst, als Schutzschicht gegen.die Alterung oder Vergilbung der Oberfläche dient und sich nicht ablöst* Ausserdem wird angenommen, dass Stabilisatorzusätze . und möglicherweise andere Teilchen aus der geschmolzenen Schicht in den Schaumstoff wandern. Dadurch liefert dieses Verfahren zur Herstellung kaschierten Materials einen unerwarteten Vorteil.

Das Polyurethanschaumstoffträgermaterial kann aus beliebig geformten Platten mit entweder gewölbter oder flacher Oberfläche bestehen. Vorzugsweise arbeitet man jedoch bei diesem Verfahren mit einer Polyurethanschaumstoffbahn oder dünnen Streifen, z.B.

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der durch "Abschälen" der grossen industriell erzeugten Rurdblöcke

erhaltenen Art. Die dünne abgeschälte Bahn wird auf Walzen aufgewickelt. Bei der Durchführung des erfindungsgercäsr.en Verfahrens wird eine Schaurastoff bahn von einer ^Tt<:lze abgewickelt und direkt, z.B. unter einem Polyäthylenextruder, hindurchgeführt. Das Polyolefin wird direkt auf die Oberfläche der Schaumstoffbahn extrudiert. Wenn gewünscht, können beide Seiten der Schaumstoffbahn -gleichzeitig durch Parallelextruder oder nacheinander durch Tandemextruder beschichtet werden. In jedem Fall wird die Oberfläche, auf die das Polyolefin extrudiert worden ist, praktisch gegen Luft abgedichtet und ausserdem gegen Alterung durch Lichteinwirkung geschützt.

Die Polyolefinschicht kann auch porös sein, und dann ist die Schaumstoffoberfläche naturgemäss nicht gegen Luft abgedichtet.

Ein polyolefinkaschierter Polyurethanschaumstoff weist-viele Vorzüge auf. Ist die poröse Beschaffenheit der üblicherweise flexiblen Schaumstoffe unerwünscht und soll das Eindringen von PeuchUg-

/Flüssigkeit
keit oder / in den Schaumstoffkörper verhindert werden, kann ein nichtporöser Film aufgebracht werden. Eine Oberfläche mit einem höheren Schlupfwert oder einem niedrigeren Reibungskoeffizienten kann durch Kaschieren mit einem dünnen Film erhalten werden. Ein solches kaschiertes Material kann z.B. als Bekleidungszwischenfutter verwendet werden. Der Schlupf ermöglicht ein angenehmeres Gleiten z.B.-in und aus dem Ärmel. Ein nichtporöaes Zwischenfutter wäre dagegen in einem Bekleidungsstück klamm und unbequem, so dass für diesen Zweck

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ein sehr dünner poröser Polyäthylenfilm über einem offenzelligen Schaumstoff verwendet werden könnte.

Das erfindungsgemässe Verfahren kann praktisch für jeden offenzelligon und gesehlossenzelligen Polyurethanschaumstofftyp verwpndet v/erden. Manchmal sind geschlossenzellige Schaumstoffe fest odor halbfest. Solche Schaumstoffe weisen eine ziemlich hohe Strukturfestigkeit auf. Sogenannte "offene" Schaumstoffe können nur wenige, d.h. 10 bis yd % offene Zellen aufvreisen oder

netz - bzw. schvfanmartiger/ aufgeschäumte Materialien mit vollkommen/ ^: Struktur" sein. Die Polyurethansahaumstoffe können sowohl aus handelsüblichen Polyäther- und Polyesterpolyurethanen wie auch aus anderen PoIyurethanarten hergestellt werden. Ein anderes Beispiel ist das durch Reaktion eines organischen Diamins mit einem Bis-halogenformat eines Glykols oder eines Polyalkalenglykols hergestellte Polyurethan gemäss der USA.-Patentschrift 2 929 802.

Dieser letztgenannte,Schaumstofftyp wird üblicherweise zur Erzielung der gewünschten Schäumstoffdichte mit einem ^x

starrer Kunstharzschaumstoile/

Treibmittel versetzt. Beispiele anderer/"" ~~ ~ [ Γ sinalh den/ ' - *.

/japanischen Patentschriften 68/17 592 und 68/08 839 beschrieben.

In der vorzugsweise verwendeten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Polyurethanschaumstoffstreifen oder eine fortlaufende Polyurethanschaumstoffbahn als Trägermaterial verwendet und mit einem Polyolefinfilm oder einer Polyolefinschicht kaschiert. Die Bahn läuft kontinuierlich unter der Spritzform hindurch. i_m allgemeinen wird ein offenzelliger

Schaumstoff mit mindestens 30 und vorzugsweise 50 % offenen,mit-

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einander verbundenen Zellen verwendet. Das übliche Industrielle Verfahren zur Herstellung einer solchen Schaumstoffbahn ist das Abschälen . eines grossen, länglichen, im allgemeinen zylindrisch geformten Schaumstoffblocks. Die zylindrischen Schaurnstoffblöcke können z.B. gemäss den in den. USA.-Patentschriften 3 281 894 und 3 296 658 von Buff et al. beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Die zylindrischen Blöcke werden dann auf eine Spindel gesetzt, gegen ein Schälmesser in rotierende Bewegung gesetzt und dadurch abgeschält. Die abgeschälten Bahnen können von minimal 0,09 cm an jede gewünschte Dicke aufweisen. Eine maximale Dicke gibt es praktisch nicht, da das erfindungsgemässe Verfahren auch für das Kaschieren von Schaumstoffplatten oder -blöcken verwendet werden kann. Üblicherweise sind die abgeschälten Bahnen jedoch nicht dicker als 1,27 cm.

Bei der Durchführung dieser vorzugsweise verwendeten Ausführungsform der Erfindung kann eine Polyurethanschaumstoffbahn zwischen zwei Presswalzen . hindurchgeführt werden. Unmittelbar daneben, üblicherweise direkt über der Schaumstoffbahn,wird eine Spritzform . · .... so angeordnet, dass die heisse, aus der Form extrudierte Polyolefinschmelze direkt und vorzugsweise unmittelbar vor Eintritt des Schaumstoffs zwischen die Presswalzen auf die Oberfläche des Schaumstoffs fällt. Die Oberfläche des den Schaumstoff kontaktierenden Polyolefins wird auf diese Weise nur einen Augenblick lang vor der Beschichtung des Urethanschaumstoffs der Luft ausgesetzt und befindet sich beim Durchlaufen der Presswalzen in praktisch geschmolzenem oder halbge-.

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sehmolzenem, extrudiertem Zustand, so dass sie ohne weiteres auf die Oberfläche des Schaumstoffs gepresst werden kann. Eine der Presswalzen ist vorzugsweise eine Kühlwalze mit einer Ablaufoberfläche aus z.B. Teflon, die sich zur Erzielung einer schnellen Abkühlung des Films und zur Bildung einer dauerhaften Bindung mit dem Polyurethan in unmittelbarem Kontakt mit der heissen Polyolefinschicht befindet. Die in direktem Kontakt mit dem Schaumstoff stehende Presswalze ist üblicherweise eine Leitwalze mit einer Gummiauflage. Die beiden Walzen weisen gegebenenfalls,^ nach der gewünschten Beschaffenheit der Polyäthylenfilm-

eine/ eine/ obsrfläche, eine glatte,/mattierte oder/äuf andere Weise geprägte Oberfläche auf. Andere Verfahren zur Durchführung der Extrusions-

betreffen . '

beschichtung / . z.B. die Verwendung einer Schlitzdüsenauftrags-

in Zusammenhang/
maschine und die damit / stehenden Arbeits\ieisen, wie in

der USA.-Patentschrift 3 l6l 56O . · ; beschrieben.

mittels der Spritzform/
Das Polyolefin wird / " "im allgemeinen bei einer

' Temperatur extrudiert, durch die es bis zu seiner Aufbringung auf den Urethanschaumstoff geschmolzen und vorzugsweise in Schmelze gehalten wird, mindestens aber hitzeerweicht -. . .> oder halbgeschmolzen bleibt. Im allgemeinen sind für Polyäthylen Temperaturen von etwa 1J55 bis J43°C in der ' Düse erforderlich und für Polyäthylen geringer Dichte Temperaturen von mindestms etwa 154 bis l60°C. Die Schmelztemperatur des Polyolefins im Extruder soll im allgemeinen nicht höher sein als nach der Art des Polymeren erforderlich, d.h. u.a. je nach

sie

Molekulargewicht, Struktur, Dichte und Viskosität, und/wird ausserdem durch die Lineargeschwindigkeit, mit der das

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extrudierte Produkt auf den Schaumstoff aufgebracht wird· (Spritzgeschwindigkeit) und durch die Form und Dicke des extrudierten Produkts begrenzt. Im allgemeinen wird bei der Aufbringung eines dünnen Films eine Temperatur in der Nähe der Untergrenze des vorgenannten Temperaturbereichs empfohlen, ' während zur Erzielung einer dickeren Beschichtung oder eines geformten Stücks eine höhere Temperatur nützlich ist. Ähnlich kann .die Temperatur mit der Spritzgeschwindigkeit erhöht werden. Die Höchsttemperatur ist durch die Zersetzung des Polyolefins begrenzt. Eine zu niedrige Temperatur kann die Bildung einer unterbrochenen, unbrauchbaren Schicht zur Folge haben.

Im allgemeinen können Polyolefinfilme von etwa 0,003 bis 0,5 mm, vorzugsweise von etwa 0,012 bis 0,5 mm Dicke ohne weiteres extrudiert werden. Wenn gewünscht, können jedoch Polyolefihschichten von praktisch jeder Form oder Dicke gebildet werden. Z.B. kann das Polyolefin in Form eines fortlaufenden Blocks oder Profils, wie eines I-Profilstrangs, extrudiert werden, der mit einer Platte oder einem Block aus Polyurethanschaumstoff verbunden werden kann. Der Schaumstoff kann weich, halbfest oder fest sein. Wenn ein dünner Film, im allgemeinen ein Film von weniger als etv/a 0,25 mm Dicke, extrudiert werden seil, wird der Film aus einer Düse mit einer

wird/ grösseren Spaltweite, z.B. von 0,38 mm extrudiert,und dann/die

Dicke durch Einstellen der Geschwindigkeit der das Schaumstoffträgermaterial transportierenden Presswalzen auf eine Über der Spritzgeschwindigkeit liegenden Lineargeschwindigkeit herab-

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genetzt. Dadurch viird eine Zugkraft auf den Film ausgeübt, die eine Streckung und eine damit verbundene geringere Dicke-und Breite der Beschichtung zur Folge hat. Diese Vevfahrenstechnik ist bekannt und ebenso ein Verfahren zum Ausgleich der Verringerung der Filinbreite. ■

erfindungsgemässen/
Ein Vorzug des / ' Jixtrusionskaschierens ist die Geschwindigkeit/ mit der eine Schaumstoffbahn mit Polyolefin beschichtet werden kann, und die Tatsache, dass auch ein dünnerer Schaumstoff beschichtet werden kann. Beim erfindungsgemässen Verfahren kann das Kaschieren ohne weiteres mit einer Geschwindigkeit von mindestens J3O5 m/Minute durchgeführt werden, während z.B. das Kaschieren mittels Verkleben nur mit einer Geschwindigkeit von etwa 4,6 m/Minute durchgeführt werden kann. Die Flammkaschierung, ein ,anderes herkömmliches, industrielles Verfahren, kann in der Praxis mit einer Höchstgeschwindigkeit von etwa 122 m/Minute durchgeführt werden. .

Die Lineargeschwindigkeit des erfindungsgemässen Extrusionskaschierens ist.nur durch die Geschwindigkeit begrenzt, mit der

hindur.cii/'

der Schaumstoff unter der Spritzform /und durch die Druckwalzen transportiert werden kann. Bei Verwendung einer Schaumstoffbahn hängt das im allgemeinen von den möglichen Ab- und Aufwickelgeschwindigkeiten der Schäumstoffbahn ab. Die Ab- und

wiederum/ Aufwickelgeschwindigkeiten werden/" durch die Zugkraft begrenzt, die auf die Schaumstoffbahn durch die zu ihrer Handhabung vorhandene Anlage ausgeübt werden kann· Es kann eine Anlage erstellt werden, bei der die Geschwindigkeit, mit der das Polymere aus der Anlage'extrudiert

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wird, praktisch unbegrenzt ist und keinen Begrenzungsfaktor für

die Betriebsgeschwindigkeit darstellt. Die Plammkaschierung ist hingegen/
/durch die für den Transport des Urethanschaumstoffs oder der Polyolefinschicht über die Flamme erforderliche Zeit begrenzt, während das Klebeverfahren durch die für das Aufbringen des

benötigte Zeit/ Klebstoffs auf die zu verbindenden Schichten/begrenzt ist. In jedem Fall sind erheblich längere Zeiten erforderlich als für das Extrudieren eines zusammenhängenden Films, weshalb jedes dieser Verfahren einen begrenzenden Faktor aufweist, der beim erfindungsgemässen Verfahren nicht vorhanden ist. Es sind Verfahren der Extrusionsbeschichtung mit verschiedenen Polymeren bekannt, z.B. die Extrusionsbeschichtung von Metallfolien-, Kunststoff-, Schaumstoff-, Papier-, Cellophan- und Lederträgermaterialien mit Äthylen-Acrylsäure-Copolymeren, wie in der USA.-Patentschrift 3 4-02 O86 . beschrieben wird. Die gleichen Verfahren können überraschenderweise beim PoIyolefinkaschieren eines Polyurethanschaumstoffs angewandt werden.

Das Polyolefin kann in dichter Form oder als Schaumstoff vor-' liegen. In jedem Fall wird das Polyolefin zur Bildung einer festen Bindung· mit dem Polyurethanschaum in seiner hitzeerweichten, geschmolzenen oder halbgeschmolzenen Form verwendet.

Verfahren zum Extrudieren . eines aufschäumbaren Polyolefins sind allgemein bekannt, z.B. das in den massgebenden Textstellen von Calvin.J. Bennings in "Plastic Foams", Bd. 1, Seiten 4 bis 36, 264 bis 281 und 315 (Wiley Interscience, 1969) beschriebene Verfahren. Das extrudierte, aufgeschäumte Polymere wird in der

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hitzeerweichten, halbflüssigen Phase auf den Polyurethanschaumstoff aufgebracht und das kaschierte Material dann zwischen zwei Presswalzen, von denen eine eine Kühlwalze ist,hindurchgeführt und somit genauso wie die ungeschäumte Schicht gehandhabt.

Polyäthylen ist das im allgemeinen vorzugsweise zum Kaschieren von Polyurethanschaumstoff verwendete Polyolefin, was hauptsächlich auf seine leichte Herstellbarkeit und-

• zurückzuführen/ Extrudierbarkeit in industriellem Maßstab / ist. Für die Herstellung hitzesterilisierbarer Produkte wird jedoch Polypropylen bevorzugt. Im allgemeinen können auch beliebige andere niedere OfPolyolef ine und deren Gemische, wie Polymere von Buten, Isopren und 2-Methylhexen, verwendet werden. Unter den Begriff "Polyolefine" fallen auch die Polymeren von mit aromatischen Gruppen substituierten Olefinen, wie die phenylsubstituierten Olefine, Styrol und die Vinyltoluole,sowie die halogensubstltuierten Olefine,wie Vinylchlorid. Im allgemeinen können Polyolefine mit 2 bis 9 Kohlenstoffatomen und insbesondere Olefine mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen verwendet werden. Die Vorzüge der vorliegenden Erfindung können auch bei Verwendung von Olefincopolymeren mit mindestens etwa 60 Gewichtsprozent polymerisieren Olef inmonomeren .und von Polymergemischen mit mindestens etwa 60 Gewichtsprozent Olefinpolymeren erzielt werden. Mit den Olefinen gut copolymerisierbare Mono-

Alkylacrylat-/ sowie/

mere sind Acrylate, /ester ' und -säuren / Vinylhalogenide und -ester. Solche Copolymere sind z.B. Surlyn, ein Ionomeres auf der Basis von Äthylen ,. Methylmethacr'ylat und/oder Methacryl-

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säure, ferner Copolymere aus Äthylen und Vinylacetat, Äthylen und Vinylchlorid, Äthylen und Acrylsäure sowie Äthylen und 4-Methylpenten-l und Gemische,wie z.B.

von Polyäthylen mit Polyvinylchlorid.

Die Zeichnung stellt eine Diagrammskizze einer Anlage für das Extrusionskaschieren von Polyolefin auf eine Polyurethanschaum--Stoffbahn dar,, die gemäss dem Verfahren von Buff et al. aus einem Schäumstoffrundblock geschält worden ist. Die abgeschälte Bahn wird.von Walze 10 abgewickelt und läuft zwischen den Leitwalzen-11,12 hindurdi über Leitwalze Ij5. Die Bahn wird mit einem kontinuierlich extrudierten Film geschmolzenen Polyolefins direkt aus der Düse 20 beschichtet. Unmittelbar danach durchläuft die beschichtete Bahn die beiden Presswalzen 15 und 16, wo die Schäumst off bahn 27) und die Polyolefinbeschichtung 24 zusammengepresst und gleichzeitig gekühlt werden. Die in direktem Kontakt mit dem Polyolefinfilm stehende wassergekühlte Walze

feststehenden/
rotiert auf einer / Achse ~ünd hat eine mit"Polytetrafluoräthylen beschichtete, gegebenenfalls polierte, mattierte oder auf andere Art geprägte Stahloberfläche. Die Andruckwalze 16

Vorri chtungen/

wird durch nicht in der Skizze gezeigte/ angepresst und auf diese V/eise der gewünschte Druck gegen Walze 15 erzeugt, wodurch die Bindung des Polyolefins mit dem Urethanschaumstoff gefördert wird. Die Andruckwalze 16 hat eine glatte Stahl- oder Hartgummioberfläche. Wenn gewünscht, kann sie wie die Kühlwalze 15 konstruiert sein und ebenfalls von Kühlflüssigkeit unter ihrer Oberfläche durchflossen werden. Die Verbundstruktur 2^/24 wird anschliessend über eine weitere Kühlwalze 27 mit einer Stahloberfläche geführt und dann auf eine

Vorri chtungen/

durch nicht gezeigte /angetriebene Aufwickelwalze aufge-

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wickelt. Die Temperaturen der Kühlwalzen 15 und 27 betragen im allgemeinen etwa 20 bis 80 C, wodurch das kaschierte Material soweit abgekühlt wird, dass es ohne Festkleben des Polyolefinfilms auf der Unterseite der Schaumstoffbahn auf die Walze 30 aufgewickelt werden kann. Der Druck zwischen den Presswalzen 15 und 16 wird so .reguliert,.dass eine innige Bindung zwischen dem Polyolefinfilm und der Schaumstoffbahn gebildet, jedoch die Struktur des Schaumstoffs nicht beschädigt wird. Zwischen den. Presswalzen 15 vnd 1-6 können Drücke bis etwa 7 kg/cm angewendet werden. ■

verbleibt/

Im allgemeinen/ der Polyäthylenfilm bei allen Schaumstofftypen, d.h. bei gesehlossenzelligen, offenzelligen und sogar bei

■ netz- bzw. schwamm-/

Schaumstoffen mit vollkommen / artiger Struktur auf der Oberfläche, ohne in den Schaumstoff hinein oder durch die Zellstruktur

hindurchzuf Hessen./
des Schaumstoffs / \ Wenn beide Seiten des Urethanschaumstoffs beschichtet werden sollen, kann eine zweite Extrusionsanlage nach der in der Zeichnung gezeigten Anlage angeordnet werden, so dass ein zweiter Polyolefinfilm extrudiert und die zweite Seite der Schaumstoffbahn nach Durchlaufen eines zweiten ■ Presswalzenpaars beschichtet wird. Eine andere Möglichkeit besteht darin, eine zweite Düse . parallel zu der in der Zeichnung gezeigten ersten Düse so anzuordnen, dass zwischen dem Film 23 und der Walze 16 eine zweite Polyäthylenschicht aufgebracht wird. Dabei soll auch die Walze 16 eine Kühlwalze sein und die gleiche Konstruktion wie Walze 15 aufweisen. Auch kann der gleiche Andruckmechanismus verwendet werden.

Die Deispiele erläutern die Erfindung.

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Beispiel 1 · .^;

Es wird ein aus Toluoldiisocyanat (isomeres Gemisch) und pro-· poxiliertem Glycerin hergestellter Schaumstoff verwendet. Der Schaumstoff wird gemäss dem Verfahren nach Buff et al. zu einem Rundblock geformt, als ein Streifen abgeschält und auf die Abzugswalze 10 aufgewickelt. Ein handelsüblicher J5,8l cm Einschneckenextruder mit einem Länge/Durchmesser-Verhältnis von . 24 : 1 und einem Kompressionsverhältnis von J> : 1 wird mit einer 61 cm breiten Plachfoliendüse ausgerüstet, die auf eine Schlitzweite von 2,5 mm eingestellt ist. Die Temperaturzonen im Extruderzylinder werden wie folgt festgesetzt: Zone 1 (Zuspeisung) 248,9⁰C, Zone 2 254,4°C und Zone 3 260°C. Beim Betrieb, der mit einer Schneckendrehzahl von JO UpM durchgeführt wird, findet praktisch

*2/ keine Temperaturüberhöhung statt. Die Temperatur/der Düse beträgt

260 bis 265,6°C,

Zur Beschichtung wird Polyäthylen niedriger Dichte (0,916 mittlere Dichte) mit einem nominellen Schmelzindex von 8 verwendet, das • etwa 0,1 Gewichtsprozent eines substituierten, phenolischen Antioxidationsmittels enthält und so in den Extruder eingespeist wird,

lineare Laminier-/
dass eine /geschwindigkeit von 25,6 m/Minute aufrechterhalten und die Dicke des Films vor der Aufbringung auf den Polyurethanschaumstoff auf 0,019 mm herabgesetzt wird. Zwischen Düse und Schaumstoff wird ein Abstand von 5>O8 cm aufrechterhalten. Der heisse gereckte Film wird auf einen 2^,3 mm dicken Polyurethan-' schaumstoff aufgebracht.

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Bei einem Versuch wird die Beschichtung ohne Presswalzen an der Aufbringungsstelle des Films auf den Schaumstoff durchgeführt. Das beschichtete Material ist stabil,· zeigt jedoch bei der Messung auf einem "lnstron"-Testgerät nur eine Haftfestigkeit der

¹ 2

Bindung von etwa 0,023 kg/cm . Wenn der Film auf den Schaumstoff extrudiert und unmittelbar darauf zwischen Presswalzen mit

wird, ist/

einem Druck von 1,75 kg/cm hindurchgeführt/ die Haftfestigkeit der Bindung etwa dreimal so gross.

Beispiel 2

Mit der gleichen Anlage wie in Beispiel 1 wird Polyvinylchlorid auf den Polyäthertyp des Polyurethanschaumstoffs von Beispiel 1 extrudiert. Das Kompressionsverhältnis beträgt 2 : J5,A* die Schneckendrehzahl 3^J+ UpM, die Zylinderzonentemperaturen betragen 148,9, 154,4 und l62,8°C, die Temperatur in der Düse beträgt 165,6 bis 171*1 C und die Schlitzweite (Dicke des ungereckten Films) der Düse 1,52 mm. Die Polymerzuspeisungsgeschwindigkeit und die Aufwickelgeschwindigkeit stehen in einem solchen Verhältnis, dass die Dicke des Films dadurch auf 0,1 mm herabgesetzt wird. Es werden Proben mit und ohne Verwendung von Presswalzen hergestellt.

Aus einem vorgeformten Polyvinyl chloridfilm und dem Schaumstoff wird gemäss USA.-Patentschrift J> 223 568 .· eine Vergleichsprobe hergestellt. Der Polyvinylchloridfilm wird einem leichten Zug unterworfen, von unten mit Infrarotlampen erhitzt, dann sofort auf den Schaumstoff aufgebracht und das kaschierte Material durch die vorgenannten Presswalzen geführt. An-

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sohliessend wird die Haftfestigkeit der Bindung zwischen den Schichten geprüft. Die beiden erfindungsgemäss hergestellten kaschierten Materialien zeigen eine grössere Haftfestigkeit

USA.-Patentschrift 3 223 568/ /erstere der als das gernäss f hergestellte Material, -ofcMohl das 7

Materialien/

erf indungsgemässen / diine Verwendung von Presswalzen hergestellt worden war.

Beispiel 3

Es wird ein herkömmlicher, im Einstufenverfahren . aus einem Toluolisocyanatgemisch (isomeres Gemisch) und einem Adipat-

hergestellter Polyurethan-/ diäthylglykolpolyester/schaumstoff, TTer eine üyuroxylzahl von 5,18, eine Säurezahl von weniger als 1,0 und eine Viskosität von l8000 cp bei 25⁰C aufweist, ' ' gemäss dem .

Verfahren von Buff et al. zu einem Rundblock geformt, dann als

abgeschält/ ein Streifen von 0,6 mm / ctnd auf die Abwickelwalze

aufgewickelt. Ein handelsüblicher 8,9 cm Einschneckenextruder mit einem Länge/Durchmesser-Verhältnis von 24 : 1 und einer Temperatur von j515j6°C in allen fünf Zonen wird mit einer 193 cm breiten Flachfoliendüse mit einer Schlitzweite (Dicke des ungereckten Films) von 0,5 cm ausgerüstet. Die Temperatur in der Düse wird

einer/ ebenfalls auf 315,6⁰C gehalten. Bei ,/"Schneckendrehzahl von 75 UpM werden etwa 4,5 kg/Stunde handelsübliches Polyäthylen, dem ein phenolisches Antioxidationsmittel (Rexen I71) zugesetzt worden ist, in den Extruder eingespeist. Durch eine Abzugsgeschwindigkeit und eine dementsprechende Beschichtungsgeschwindigkeit von etwa 30,5 m/Minute erhält man einen gereckten Film, der vor seiner Beschichtung eine Breite von I78 cm

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und eine Dicke von etwa 0,05 mm aufweist.Dieser Film wird in heissem Zustand mittels Presswalzen 15 und 16 auf eine 0;6 mm dicke Polyester-Pclyurethanschaumstoffbahn aufgebracht. Die wassergekühlte Walze 15 mit einer glatten Oberfläche zur Erzielung einer glatten Oberfläche auf dem Polyäthylenfilm wird auf einer Temperatur von etwa 5P°C gehalten. Presswalze ΐβ hat eine Hartgummiauflage. Der Pressdruck beträgt 0,7 kg/cm . ·

Bei. spiel 4

Ein "Brabender"-Laborextruder wird mit einer 5,1 cm breiten Flachfoliendüse mit einer Schlitzweite von 1,3 mm ausgerüstet und,wie vorstehend beschrieben,mit einer Presswalzen-Abwickelwalzen-Anordnung versehen, wobei der Druck zwischen den Presswalzen einen Wert'von 0,7 kg/cm² aufweist. Handelsübliche, zur Herstellung von Rohren geeignete schwarze Propylenpellets mit einer Dichte von 0,91 bis 0,92 werden bei 230⁰C langsam mit einer nominalen Fliessgeschwindigkeit von 0,4 g/10 Minuten durch diese Laboranlage extrudiert und die Dicke der Folie bis zur Erzielung eines stetigen Betriebs auf 0,25 mm herabgesetzt. Der heisse 0,25 mm dicke Film wird dann auf eine gemäss Beispiel 3 polymerisierte, jedoch in 1,5 mm dicken Schichten abgeschälte Polyesterschaumstoffbahn aufgebracht. Das Produkt ist ein schlagfestes, kaschiertes Material mit ausreichender Haftfestigkeit der Bindung.

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Beispiel5

Unter Verwendung der Anlage und der 1,5 mm dicken Schaumstoffbahn aus Beispiel 4 werden kaschierte.Materialien durch Extrudieren eines für das Blasverfahren geeigneten Äthylen/Buten-1-Copolymeren (nominaler Schmelzindex 0,55, Dichte 0,954) hergestellt. Das hergestellte Material trägt eine 0,05 mm dicke, durchsichtige Copolymerfilmkaschierung.

Beispiel 6

Unter Verwendung der Anlage und der 1,5 mm dicken Schaumstoffbahn aus Beispiel 4 werden kaschierte Materialien durch Extrudieren eines zur Herstellung von Filmen geeigneten Äthylen/ Vinylacetat-Copolymeren (Schmelzindex 7*5* Dichte 0,95) hergestellt. Das hergestellte Material trägt eine 0,25 mm dicke, durchsichtige Copolymerfilmkaschierung.

Beispiel7

Unter Verwendung der Anlage und der 1,5 mm dicken Schaumstoffbahn aus Beispiel 4 werden kaschierte Materialien durch Extrudieren eines geschäumten Polystyrols hergestellt, das durch Einspeisung von mit einem Standardtreibmittel imprägnierten Polystyrolperlen in den Extruder erhalten worden ist. Das hergestellte Material trägt auf dem flexiblen Polyurethanschaumstoff eine 6,35 mm dicke, weisse, undurchsichtige, feste Polyolefinschaumstoffkaschierung.

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Beispiel 8

Das Produkt aus Beispiel 3 wird mit einem.handeisüblichen, mit einem aufgeklebten Film kaschierten Polyurethan-Schaumstoff verglichen. In beiden Fällen ist die Schaumstoffoberfläche nicht vollständig durch den Film bedeckt, und auf beiden Seiten der Filmkaschierung sind unbedeckte·Schaumstoffstellen vorhanden. ·

(a) Haftfestigkeit der Bindung zwischen den Schichten; Teststücke der beiden Proben werden nebeneinander in die Backen eines "Instron"-Tischmodell-Testgeräts eingespannt und die zum Auseinanderreissen der beiden.Schichten (Film-Schaumstoff) längs ihrer Häftflachen erforderliche Kraft gemessen. Die zum Auseinanderreissen erforderliche Kraft ist bei beiden Proben zu gering, um genau messbar zu sein (Q,OJ55 und 0,07 kg/cm ). Beim erfindungsgemässen, durch Extrusion kaschierten Material aus Beispiel j5 reisst der Schaumstoff auseinander. Das durch Verkleben kaschierte Material reisst an den Klebeflächen auseinander.

(b) Widerstandsfähigkeit gegen Lösungsmittel: Weitere Teststücke der gleichen Proben werden über Nacht in Chloroform eingetaucht, dann 24 Stunden lang unter einer Haube an der Luft getrocknet. Im Gegensatz zu dem durch Extrusion hergestellten kaschierten Material, beginnt sich das durch Verkleben hergestellte kaschierte Material bereits während der Eintauchperiode an den Klebeflächen zu lösen.

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(c) Stabilität gegen Lichteinwirkung:

Einige Teststücke des kaschierten Materials aus Beispiel 3 und des handelsübliche Materials werden auf einer normalem

Fläche/

Laboratoriumslicht ausgesetzten / einmal mit der Filmseite nach unten und einmal mit der Filmseite nach oben nebeneinandergelegt. Die Verfärbung der dem Film gegenüberliegenden Schaumstoffoberflächen und der nicht bedeckten Schaumstoffoberflächen auf der Filmseite des kaschierten Materials werden geprüft . Es wird gefunden, dass die Vergilbung beim handelsüblichen kaschierten Material in allen Fällen stärker ist.

Andere Teststücke werden mit der Filmseite nach oben und andere mit der Filmseite nach unten in einem Farbenliehtechtheitsprüfer angeordnet. Der fünfstündige Farbenlichtechtheitsprüftest zeigt einen noch grösseren Unterschied der Verfärbung _; zwischen den beiden kaschierten Materialien.

(d) Stabilität gegenüber Luft:

Teststücke des kaschierten Materials aus Beispiel 2 und des handelsüblichen kaschierten Materials werden unter Ausschluss von Licht der Luft ausgesetzt. Die kaschierten Materialien aus Beispiel j5 weisen nach zwei Wochen auch an den nicht vom Film bedeckten Stellen praktisch keine Veränderungen auf. Die nicht bedeckten Stellen des Schaumstoffs bei den handelsüblichen Proben des kaschierten Materials vergilben nach dieser Zeitspanne .

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Ausser der mit einer Spritzform arbeitenden AusfUhrungsform der vorliegenden Erfindung können auch andere Verfahren der Aufbringung eines geschmolzenen oder halbgeschmolzenen Polyolefinfilms auf den Schaumstoff verwendet v/erden. Z.B. ist für die Herstellung dickerer Polyolefinkaschiei*ungen für feste Produkte eine Beschichtungsaniage mit einer Rakel besonders vorteilhaft. Bei Verwendung niedrig schmelzender Copolymerer, insbesondere A'thylen/Vinylacetat-Copolymererjkann ein Giess-Flut-Verfahren

Diese Arbeitsweise/ ("curtain-coating") verwendet werden, f eignet sich besonders

zur Beschichtung geometrisch unregelmässiger Formen, wie quadratischer oder rechteckiger Polyurethanschaumblöcke.

netz- bzw.schwamm-/ Um bei der Kaschierung von Schaumstoffen mit vollkommen/ artiger Struktur und offenen Zellen eine atmende Beschichtung, wie sie für die Isolierung von Bekleidungsstücken von Nutzen ist,zu erhalten, kann das kaschierte Material mit der Filmseite nach oben unter

können so/ einem Nadelrad durchgeführt. . ■ Auf mechanische Weise/Öffnungen in den Film gestochen werden, oder der Polyäthylenfilm kann mit einem löslichen Material, das anschliessend entweder mit Wasser oder* einem anderen Lösungsmittel ausgelaugt werden kann, vermischt werden, wodurch man nach der Kaschierung eine poröse Oberfläche erhält.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Kaschieren eines Polyurethanschaumstoffträgermaterials mit einer Polyolefinharzschutzschicht, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyolefinharz zunächst aufgeschmolzen und dann die heisse Schmelze in flüssigem Zustand auf die Oberfläche des -Trägermaterials aufgebracht wird, wonach' die Polyolefinharzschicht zur Verfestigung auf dem Trägermaterial Und zur Bildung einer fest anhaftenden dünnen Harzschutzschicht abgekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das geschmolzene Polyolefinharz zunächst durch eine Spritzform fliesst und dann auf die Oberfläche des Trägermaterials aufgebracht wird.

j5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyolefinharz in Form einer durch Spritzen hergestellten Folie auf die Oberfläche des Trägermaterials aufgebracht wird und eine geschlossene Schicht zum Schutz des Trägermaterials gegen oxidative oder auf Lichteinwirkung zurückgehende Alterung bildet.

4. Verfahren nach Anspruch J5* dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Trägermaterials nicht wesentlich höher als Raumtemperatur ist.

5· Verfahren nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial eine dünne Schäumstoffbahn ist, dass diese kon-

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tinuierlich unter der Spritzform durchläuft, dabei die Pölyolefinharzschicht auf die Schaumstoffschicht aufgebracht wird und dass die Schäumstoffbahn und die Pölyolefinharzschicht während des Abkühlens zur Bildung einer festen Bindung ' zwischen beiden Schichten zusammengepresst werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet., dass die Schäumstoffbahn und die Pölyolefinharzschicht zwei Presswalzen durchlaufen und von diesen zusammengepresst werden.

7· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Presswalze von einer Kühlflüssigkeit durchflossen und dadurch gekühlt wird. .<■'

8. Verfahren nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet,, dass eine zweite Pölyolefinharzschicht auf die zweite Oberfläche der Schaumstoffbahn extrudiert wird.

9· Verfahren nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, dass die Schaumstoffbahn eine Dicke von mindestens etwa 0,89 mm aufweist.

10, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyolefinharz Polyäthylen ist.

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