DE2506274A1

DE2506274A1 - Federndes, wasserdichtes material und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2506274A1
Application number: DE19752506274
Authority: DE
Inventors: Neville Maurice Sheldon; Alfred Stern
Original assignee: General Foam Products Ltd
Current assignee: General Foam Products Ltd
Priority date: 1974-02-14
Filing date: 1975-02-14
Publication date: 1975-08-21
Also published as: GB1495721A; IT1030137B; CA1042738A; ES434679A1; AU7809975A; FR2261309A1; DE2506274C3; FR2261309B3; DE2506274B2

Description

9553-75/Dr.U/wi

Case 18148

GB-PA 6787/74

Filed February 14, 1974

GENERAL FOAM PRODUCTS LIMITED North Shields j Northumberland / England

"Federndes, wasserdichtes Material und Verfahren zu seiner Herstellung"

Die vorliegende Erfindung betrifft ein federndes, wasserdichtes Material, insbesondere in Form von Folien oder Platten, und seine Herstellung durch Imprägnierung eines, von porenhaltigen oder geschäumten synthetischen Kunststoffen abgeleiteten Materials.

Für eine Vielzahl von Anwendungen, beispielsweise Schuhwerk, Baumaterialien, Dichtungen und Dichtungsflächen-Materialien werden federnde, wasserdichte Materialien benötigt.

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Die früheren Entwicklungen auf diesem Gebiet schließen die nachfolgenden drei Arten flexibler, wasserdichter Polyurethan-Strukturen ein. Feste Urethan-Gummis sind wasserdicht, -flexibel und weisen gute Druck- und Abriebbeständigkeit auf, besitzen jedoch eine hohe Dichte, bemerkenswerterweise in der Gegend von 75 Ib/ft^ (1201,4 kg/m^) und sind daher für viele Anwendungen zu kostspielig. Mikrocellulare und geschälte, elastische Polyurethane besitzen eine.niedrigere Dichte, ζ. B. 50 Ib/ft^ (800,9 kg/m^) und sind im wesentlichen wasserdicht, jedoch werden sie unter Druck leicht deformiert und ihre Zellstruktur ist schwierig zu steuern. Als eine dritte Möglichkeit wurden offenzellige Polyurethan-Strukturen von niedriger Dichte mit verschiedenen Mitteln imprägniert, jedoch erlangen diese Strukturen ihre Dichtungseigenschaften unter Druck nur dann, wenn sehr hohe Anteile an Imprägniermitteln verwendet werden. In typischen Beispielen variiert die Höhe der Imprägnierung zwischen 75 % und 200 % des Polyurethan-Gewichts, und außerdem ist zur Ausbildung einer flüssigen Dichtung ein permanenter Druck erforderlich.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein flexibles, wasserdichtes oder dichtendes Material auf Polyurethan-Basis mit guten tragenden Eigenschaften, niedriger Kompressibilität und guter Abriebfestigkeit zu schaffen.

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Das Material der vorliegenden Erfindung umfaßt ein poröses Polyurethan-Material, vorzugsweise mit einer Dichte im Bereich von 20 bis 50 Ib/ft³ (320,4 bis 800,9 kg/m³}, das in einem Ausmaß von 5 bis 50 Gew.-^, bezogen auf das Polyurethan, mit einem elastomeren Material imprägniert ist.

Das bevorzugte Material verwendet ein poröses Polyurethan-Material einer Dichte im Bereich von 25 bis 50 Ib/ft (400,5 bis 800,9 kg/nr) und einer Imprägnierungsschwelle von 10 bis 35 Gew.-^ des Polyurethans.

Es kann ein beliebiges poröses, imprägnierbares Polyurethan-Material der geeigneten Dichte als Ausgangsmaterial verwendet werden, jedoch sind die bevorzugten Materialien sogenannte "wiederaufgebaute Polyurethan-Schäume", die durch Verbinden der Teilchen von zerkleinertem Polyurethan-Schaum mit einem Polyurethan-Bindemittel hergestellt worden sind. Geeignete Ausgangsmaterialien sind solche, wie sie in der britischen Patentschrift 1 337 413 beschrieben worden sind,. die Polyurethan- oder einen anderen, bis zu einer Teilchengröße von unterhalb 2 mm zerkleinerten Schaum, der mit einer Polyurethan-Zubereitung verbunden und unter Druck zu einer Dichte im Bereiche von 10 bis 60 lb/ft³ (l6O,2 bis 961,1 kg/ nr) verpresst worden ist, umfassen. Derartige Materialien sind nicht in dem Sinne als porös erkennbar, in welchem der

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Ausdruck gewöhnlich bei Polyurethan-Materialien angewandt wird, jedoch behalten sie eine ausreichende Porosität für eine Imprägnierung zur Bildung der erfindungsgemäßen Produkte bei. Es können jedoch Schaumteilchen von anderen Teilchengrößen eingesetzt werden, und es beträgt die Teilchengröße des zerkleinerten Schaums in den in der vorliegenden Erfindung verwendeten, wiederaufgebauten Materialien vorzugsweise 1 bis h mm, und insbesondere 1 bis 2 mm. Derartige wiederaufgebaute Materialien können andere Materialien enthalten, wie beispielsweise zerkleinerten Schaum auf Basis von synthetischem oder natürlichem Gummi oder Vinylpolymerisat, oder mineralische Füllstoffe, oder Pasern, oder pulverisierten Kork, jedoch werden hier unter dem Ausdruck "Polyurethan-Material" Materialien auf Basis Polyurethan und insbesondere Polyurethan-Bindemitteln verstanden.

Das Imprägniermittel kann ein beliebiges Mittel aus einem weiten Bereich von Elastomeren sein und im Hinblick auf eine gegebene Endverwendung ausgewählt sein. Beispiele von Imprägniermitteln umfassen Gummis der verschiedensten Arten, Viny!polymerisate und -copolymerisate, Acrylelastomere, Butylgummis und insbesondere carboxylierte Styrol-Butadien-Gummis. Das Imprägnierungsmittel kann Additive für die verschiedensten Zwecke enthalten, beispielsweise färbende Stoffe, Stabilisatoren, Weichmacher, Oberflächenmodifizier-

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mittel, UV-Stabilisieriuittel, Desodorantien,Fungicide oder feuerhemmende Mittel. ■ , ■ --·.

Die Hauptvorteile der erfindungsgemäßen Materialien sind ihre Flexibilität, Verschleißwiderstandsfähigkeit und Dichtungseigenschaften, die bei niedrigeren Dichten oder niedrigeren Imprägnierungsschwellen als.bei früher vorgeschlagenen Materialien erzielt werden. Dies kann durch Vergleich eines typischen Materials gemäß Erfindung mit typischen früheren Materialien erläutert werden.

Ein Material gemäß der vorliegenden Erfindung, basierend auf einem porösen Polyurethan-Material mit einer Dichte von , 30 Ib/ft^ (480j6 kg/nrO und einer Menge an Imprägniermittel' von 5 Ib/ft (80,1 kg/m^) hat äquivalente wasserdichte und-Dichtungseigenschaften wie ein fester ürethan-Gummi mit einer Dichte von 75 lb/ft^ (1201,4 kg/m^) oder ein mikrozellulares Polyurethan mit einer Dichte von 50 lb/ft^ (800,9 kg/rn^), wobei es die Vorteile eines niedrigeren Gewichtes »und einer leichteren Steuerung der Produktion aufweist.: Es ist ferner bemerkenswert, daß das Material gewichtsmäßig leichter und ^: beständiger gegenüber Verschleiß als Gummi oder Vinyl-Folien bzw. -Platten ist und daß es die weiteren Vorteile der .-Flexibilität und Beständigkeit gegen Rißbildung, Atmungsfähigkeit und eine niedrigere Wasserabsorpt.ion der Größenordnung von ν

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5 % besitzt. Es ist bemerkenswert, daß bei Imprägnierungsschwellenwerten oberhalb des bevorzugten Bereiches, beispielsweise von 70 %_s das Produkt eine sogar niedrigere. Wasserabsorption und eine niedrigere Atmungsfähigkeit aufweist _a was ein Nachteil für solche Verwendungszwecke wie Schuhsohlen, ist.

Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines federnden, wasserdichten Materials, welches das Imprägnieren eines porösen Polyurethan-Materials mit 5 bis 50 % seines eigenen Gewichtes an einem elastomeren Material in Form einer Dispersion in einem flüssigen Medium, insbesondere einem wässerigen'Latex, oder einer Schmelze, umfaßt. Färbende Bestandteile oder andere Additive, wie sie oben erwähnt worden sind, können zu dem feuchten Imprägnierungsmittel zugegeben werden.

In den bevorzugten Varianten des Verfahrens wird entweder ein offenzelliges Polyurethan-Material hergestellt, in welchem die Zellen vorkomprimiert und noch unter Druck imprägniert werden, oder es wird ein vorkomprimierter und gehärteter Schaum oder ein poröses Material ohne weiteren Druck imprägniert. In dem ersten Fall wird die gepreßte imprägnierte Struktur getrocknet und noch unter Druck verschmolzen, wobei man lediglich nach der Härtung der Struktur

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den Druck entspannt. Im zweiten Fall wird die imprägnierte Struktur ohne Anwendung von weiterem Druck gehärtet und getrocknet .

Das tatsächliche Imprägnierungsverfahren kann auf mehreren Wegen durchgeführt werden. Es kann einfach durch Eintauchen oder Besprühen einer Folie bzw. Platte des porösen Materials durchgeführt werden, ob^zwar man dafür Sorge tragen muß, einen Lufteinschluß im Mittelpunkt der Folie bzw. der Platte zu verhindern. Das bevorzugte Verfahren besteht darin, bis zu einem gewissen Ausmaß zu verpressen, um die Hauptmenge der in der Struktur vorhandenen Luft auszutreiben und dann den Druck unter der Oberfläche der Flüssigkeit zu entspannen, um es dem Imprägnierungsmittel zu ermöglichen, die Folie bzw. die Platte zu durchdringen. Daran schließt sich eine Endstufe, in welcher das Material einem geregelten Druck unterworfen wird, um die Einstellung der erforderlichen Konzentration an den Imprägnierungsmitteln zu-erreichen. Dieses Verfahren kann entweder als Ansatζverfahren oder als kontinuierliches Verfahren durchgeführt werden. Im letzteren

Fall kann der Druck bequemerweise unter Verwendung von Quetschwalzen aus Stahl aufgelegt werden.

Die folgenden Beispiele erläutern das erfindungsgemäße Verfahren und die Eigenschaften des Produktes. ■

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Beispiel 1

Ein 13 x 13 inch (33,02 χ 33_sO2 cm) großes Stück trockenes, wiederaufgebautes Polyurethan-Material, das gemäß dem einzigen Beispiel der britischen Patentschrift 1 337 413 hergestellt worden war und ein Gewicht von 490 g bei einer Dicke von 8 mm

Quetschaufwies, wurde durch eine Reihe von angetriebenen walzen aus Stahl mit einer Spaltbreite von 3,6 mm, die in einen Behälter, gefüllt mit einer Gummi-Emulsion (REVINEX 55D1O), enthaltend 50 % Feststoffe, eingetaucht waren, hindurchgeführt (REVINEX ist eine Handelsmarke der Firma Revertex Limited) Nach dem Herausführen der Probe aus dem Behälter wurde diese zwecks Beseitigung von überschüssigem Imprägniermittel durch einen zweiten ähnlichen Walzenspalt hindurchgeführt. Die Materialplatte wog nach dieser weiteren Behandlung 656 g. Sie wurde dann bis zur Gewichtskonstanz bei einer Temperatur von 150 ⁰C getrocknet. Das Endgewicht der Platte betrug 573 g (entsprechend 17 % Imprägniermittel). Die Wasserabsorption dieser Probe wurde nach dem SATRA-Test-Verfahren PM 75 (Wasserabsorption von porenhaltigen Sohlenstoffen (Solings) nach dem Druckverfahren) gemessen und es werden die Ergebnisse dieses Tests und andere physikalischen Eigenschaften in der nachfolgenden Tabelle gezeigt.

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.1.

Tab	Eigenschaft	eile	Imprägniert
	Dichte		41 lb/ft³, (656,8 "kg/m·³)
Wasserabsorptions test	Nicht imprägniert	6,1 %
Zugfestigkeit lb/in² (kg/cnT)	35 lb/ft³ -, (560,7 kg/m⁵)	365 (25,66)
Spaltungs-Kerb-Festig- keit (pro inch)	über 100 %	20
291 (20,46)
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Beispiel 2

Eine weitere Probe wie oben (Trockengewicht 490 g) wurde in einer identischen Weise behandelt,mit der Ausnahme, daß das endgültige Trockengewicht 614 g (25,3 % Imprägniermittel) betrug. Die Wasserabsorption dieser Probe war 4,9 %>

Beispiel 3

Das folgende Beispiel verwendet eine Mischung von imprägnierenden Harzen, die fähig ist, eine versteifte Platte zu liefern, die beim Biegen keine Rißbildung gibt.

Eine imprägnierende Zubereitung wurde aus den folgenden

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Bestandteilen (Gewichtsteile) hergestellt:

Carboxylierte Styrol-Butadien-Copolymerisat- _ιηη _ψ .-,

Emulsion, 50 bis 55 % Peststoffe (REVINEX 55D1O) ^e

Carboxylierte Butadienlatex-Emulsion, _{ιηη φ} ..,

50 bis 55 % Peststoffe (REVINEX 14F7O) ^{1UU 1Θ1ΧΘ}

Färbeemulsion 2 Teile

Wasser · 100 Teile

Ein 12 χ 12 inch (30,48 χ 30,48 cm) -Stück eines wiederaufgebauten Schaummateriais (wie oben), 2 mm Dicke mit einem Gewicht von 76,5 Ss wurde mit diesem Imprägniermittel derart imprägniert, daß nach dem Trocknen bei I50 ⁰C das Endgewicht der Platte 102,2 g betrug. Dies entspricht einem Imprägnierungsanteil von 25 %\ Die Zugfestigkeit des imprägnierten Materials, gemessen gemäß British Standard 3379,

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war 500 lb/in (35,15 kg/cm ) und das doppelte von derjenigen des nichtimprägnierten Materials. Die Dehnung betrug 50 % , was gegenüber dem nichtimprägnierten Material keinen allzu großen Unterschied darstellte.

Ähnliche Produkte können bei Imprägnierungsanteilein von 15 bis 30 Gew.-% an trockenen imprägnierenden Peststoffen erhalten werden, wobei der bevorzugte Bereich 25 bis 30 % ist.

Diese Produkte und insbesondere dasjenige von Beispiel 3

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selbst sind für die Herstellung von Schuhmaterialien₃ Handtaschen, Gepäckstück- und Auto-Teile brauchbar. Das Material hat den zusätzlichen Vorteils daß es wärmeverformbar ist und ebenso auch zu Geweben oder Schaummaterialien oder anderen geeigneten Substraten laminiert werden kann.

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Claims

Patentansprüche

1. Federndes, wasserdichtes Material, bestehend aus imprägniertem porösen Polyurethan, dadurch gekennzeichnet , daß das nichtimprägnierte Polyurethan eine Dichte von 20 bis 50 lb/ft"⁵ (320,4 bis 800,9 kg/nr) (wie für das Produkt selbst bekannt) besitzt und mit einem Elastomeren in einer Menge von 5 bis 50 Gew.-% des Polyurethans imprägniert ist.

2. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Imprägniermittel 15 bis 30 Gew.-% des Polyurethans beträgt.

3. Material nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Elastomere ein carboxyliertes Styrol-Butadien-Copolymerisat umfaßt.

4. Verfahren zur Herstellung eines federnden, wasserdichten Materials nach Anspruch 1, dadurch gekenn-, zeichnet , daß das poröse Polyurethan verdichtet und der Druck entspannt wird, während das Polyurethan sich unterhalb der Oberfläche einer Dispersion des Elastomeren in einem flüssigen Medium befindet.

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5. Verfahren nach Anspruch k, d a d u r c h g e k e η η zeichnet , daß das Polyurethan in eine wässerige Dispersion des Elastomeren eingetaucht wird.

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