-
Verfahren zur Herstellung einer lllft- oder wasserdurchlässigen
-
Haut auf der Oberfläche von Polyurethan#Sciiäumen Anwendungsgebiet
der Erfindung ist die Weiterverarbeitung von Polyurethan-i?ester- und Äther-Scäumen,
vorzugsweise für Zwecke der Schalldämmung.
-
Die Erfindung betrifft ein Bearbeitungsverfahren zur Herstellung von
dünnen Häuten auf Platten und Körpern aus solchen vorgenannten Schäumen, ohne beabsichtigten
Gehalt oder Zusatz von Monomerem, ohne Zusatz sonstiger Chemikalien, ohne bleibende
Aufkaschierung von Folien oder andersartigen Stoffen einschließlich Geweben und
beschränkt sich auf die Erreichung des beabsichtigten Erfolges mit physikalischen
Mitteln.
-
Beim Einsatz von Polyurethan-Schaum als Schalldämmungsmittel, insbesondere
zum Abfangen von Luftschall, ist ein möglichst weit gehendes "Totlaufen" von Schallwellen
der verschiedensten Frequenzen anzustreben. Dies wird durch Bevorzugwlg offenporiger
Schäume erreicht, bei denen die einzelnen Bläschen untereinander verbunden (zueinander
geöffnet)sind, ohne daß damit die Anwendbarkeit der Erfindung auf geschlossenporige
Polyurethan-Schäume ausgeschlossen wird. Weiter förderlich ist aber die ilerstellung
einer ein- oder mehrseitigen Haut, die in den meisten Fällen relativ dünn sein muß
(unter einem Millimeter), aber nicht glatt sein braucht, jedoch aus dem Schaum-Grundrnaterial
besteht, fest und praktisch unlösbar mit dem darunter liegenden Schaum verbunden
ist und zuar nicht mehr die Bläschen-Struktur des ursprünglichen Schaumes besitzt,
aber nicht unbedingt luftdicht, wasserdicht oder
beides zu sein
braucht, insbesondere nicht unter Druck. Auch eine so beschaffene Haut wird nicht
nur die schalldämmenden Eigenschaften verbessern, sondern die Verschmutzung einer
ohne sie freiliegenden Schaum-Oberfläche verhindern und die Reflektion von Schallwellen
von der Oberfläche wesentlich besser gestalten als eine freie und womöglich auch
noch verschmutzte Schaum-Oberfläche.
-
Im Falle des Reinigungsbedürfnisses wird die Säuberung einer mit einer
solchen Haut versehenen Schaum-Oberfläche auch erheblich schneller und leichter
vor sich gehen. Die so beschaffene Haut erleichtert gleichzeitig Verklebungsvorgänge,
zwischen Teilen aus gleichen Stoffen (Haut an Haut)unter Wahrung größerer Genauigkeit
und der Möglichkeit anschließender anderer Verformungsvorgänge, sonst aber auch
zwischen haut tragenden Polyurethan-Schäumcn und sonstigen Stoffen.
-
Bekannt ist die Herstellung von Verbundwerkstoffen aus Polyurethan-Schaum
und damit auch die Möglichkeit der Erzeugung einer verdichteten Oberfläche durch
Tränkung des Schaumes mit bestimmten organischen Lösern oder mit Löser/ Nichtlöser-Gemischen,
desgleichen die Hinzufügung von Monomerem des gleichen Grundstoffes, unter anschließendem
Einfluß von Druck und/oder Wärme, auch zur Formung und Verdichtung zusammenhängender
Polyurethan-Schäume. Bekannt ist auch eine Behandlung nicht geschäumter Reaktionsgemische
aus Polyurethan-Elastomeren mit einem Gehalt an Monomeren oder Prepolymeren zum
Zwecke der Oberflächenhärtung oder der Durchhärtung dünner Schichten durch Photovernetzung
mit UV-Licht-Bestrahlung und anschließender Wärmebehandlung.
-
Bekannt sind auch Versuche, Oberflächenverdichtung von Polyurethan-Schäumen
durch Pressung mit erwärmten Platten oder Kalandrierung mit erwärmten Walzen zu
erreichen, die jedoch selbst bei Ausarbeitung und Einhaltung enger Temperaturgrenzen
für das individuelle Material keine befriedigenden Ergebnisse liefern. Bekannt ist
auch ein Erweichen der Oberfläche von Polyurethan-Schäumen durch Erwärmen mittels
offener
Flammen, Strahlungswärme oder Warmluft bis zur Erreichung einer oberflächlichen
Klebrigkeit und sofortiges Auflegen und Festwalzen oder -pressen einer dünnen Lage
aus Fremdstoffen, beispielsweise Gewebe oder lichte Folien. Die bekannten Verfahren
mögen für viele Zwecke ausreichen und sogar wirtschaftlich tragbar sein. Es stellte
sich jedoch die Aufgabe, die Erzielung von Häuten auf Polyurethan-Schäumen, die
insbesondere zur Schallisolierullg und, damit zwangsläufig verbunden, zu einer gewissen
Wärmeisolierung dienen, schneller und wirtschaftlicher durch ein anderes, neues
Verfahren anzustreben. Hierbei konnte auf die Bedingung einer völlig glatten oder
gar spiegelglatten Oberfläche der Haut verzichtet werden.
-
Es wurde gefunden, daß die Aufgabe in der Weise gelöst werden kann,
daß Dahnen, Blöcke oder Formstücke aus fertig verschäumten Polyurethan-Estern oder
-Äthern so langsam mit einer Gasflammenreihe oder -gruppe, mit Wärmestrahlern oder
Heißluftdüsen überfahren oder unter den gleichen Wärmequellen kontinuierlich durchgefahren
werden, bis ein Cracken der Molekül struktur unter gleichzeitigem Zusammenbruch
der Schaumstruktur eintritt, also eine oberflächliche i?ückverwandlung aus dem voll
vernetzten Endzustand in Prepolymere oder Monomere, wobei auch eine Verdunklung
der Oberflächenfarbe eintreten kann. Gegenüber einer nur zur kurzzeitigen Klebrigkeit,
aber noch nicht zum Cracken der Polyurethan-Schaum-Oberfläche führenden Erwärmung
ist die kontinuierliche Oberflächen-Erwärmung bis zum Eintritt des Crackens daran
zu erkennen, daß die dieser Behandlung unterworfen gewesene Oberfläche erst nach
Stunden zu repolymerisieren beginnt und bis zur Beendigung dieses Prozesses zähklebrig
bleibt, sodaß eine Beeinflussung der Oberflächenbeschaffenheit der angestrebten
Haut oder eine Beschleunigung ihrer Bildung etwa durch Pressung mittels Platten
oder Kalandrierung mittels Walzen so lange unmöglich ist. Der gecrackte und noch
nicht vollständig repolymerisierte Anteil würde an Preßplatten oder Walzen, auch
erwärmten, hängen bleiben und von der Unterlage (Rest-Schaumblock, -platte oder
-formstück) abgerissen werden.
-
Die gecrackte Oberfläche kann aber auch nicht frei sich selbst überlassen
bleiben, weil eine zwar repolymerisierte, jedoch sehr wellig-schlierige, ungleich
dicke Oberflächen-Haut daraus resultieren würde.
-
Gemäß der Erfindung wird dieses Fehlergebnis dadurch ausgeschlossen,
daß die gecrackte Oberfläche alsbald anschließend mit einem Trennpapier oder einer
Trennfolie bedeckt wird, die auf beliebige, an sich bekannte Weise glatt anzudrcken
sind.
-
Das Trennpapier kann aus jeder kräftigen, dem späteren Abziehen gewachsenen
Papiersorte bestehen, die mit Silikonöl des Handels bestrichen oder imprägniert
ist. Unter Silikon wird jeder Stoff verstanden, der in bekannter Weise aus Silicium-Sauerstoff-Ketten
mit in regelmäßiger Anordnung daran gebundenen organischen Radikalen besteht. Wird
mit einer Trennfolie gearbeitet, so wird diese zweckmäßigerweise etwa aus einem
seiner Natur nach nicht anhaftenden Stoff, beispielsweise Polyäthylen, gewählt.
-
Diese Anwendung ist nicht auf ebene Häute durch ebene Trennblätter
beschränkt. Die späteren Häute können auch eine bestimmte Struktur erhalten, beispielsweise
gekreppt, gewellt oder genoppt. Dazu ist lediglich erforderlich, daß Trennpapier
oder Trennfolien mit entsprechender Struktur statt der glatten Trennblätter auf
die gecrackte Schaum-Oberfläche aufgelegt werden Die mit Trennpapier oder Trennfolie
dicht belegten, wie vor behandelten Schaum-Blöcke, -Platten oder -Formstücke müssen
nunmehr eine gewisse Zeitspanne, die sich auch auf einen Tag oder mehr erstrecken
kann, der Ruhe und Selbst-Repolymerisierung überlassen werden. Letztere verläuft
in warmen bis sehr warmen Ruheräumen schneller. Auch durch Ubereinanderstapeln kann
in geeigneten Fällen eine Beschleunigung, und zwar durch Zusammenhalten von Prozeßwärme,
erzielt werden.
-
Andererseits stehen die Schaumkörper aber auch sofort nach dem Aufbringen
des Trennblattes auf einer Oberfläche zur Wiederholung des erfindungsgemäßen Prozesses
an einer oder mehreren, weiteren Oberflächen zur Verfügung, falls die Haut
auch
dort gewünscht werden sollte.
-
Mit dem Abziehen des Trennblattes (Papier oder Folie) beziehungsweise
des letzten Trennblattes ist das Endprodukt, ein Körper aus Polyurethan-Schaum mit
einer Haut auf einer oder mehreren Oberflächen, fertig. Die gemäß der Erfindung
hergestellte Haut (Häute) ist von der unverändert schaumig gebliebenen, darunter
liegenden Stoffschicht nicht ohne die Anwendung gewaltsamer, beispielsweise schneidender,
Mittel zu trennen und hat die gleiche chemische Zusammensetzung und Molekularstruktur
wie der Schaum, den sie bedeckt. Eine so hergestellte Haut hat in der Regel eine
Dicke unterhalb einem Millimeter. Sie ist in eingeschränktem Maße luftdurchlässig
und, insbesondere unter Druck, auch wasserdurchlässig.
-
Das sind für die Schallisolierung, die Verklebung und auch für viele
andere Anwendungszwecke keine Nachteile.
-
Die beschriebene Oberflächenerwärmung und ihre Dauer müssen einerseits
zum Cracken des Polyurethan-Schaumes ausreichen, finden ihre obere Grenze jedoch
an den Punkten, wo der behandelte Schaum zu qualmen und schließlich zu verkoken
beginnt, in seiner molekularen Netzstruktur also unbrauchbar verändert wird. Wenn
keine bestimmten Temperatur- und Zeit-Grenzen definierend in Anspruch genommen werden,
so liegt dies an möglicherweise leicht wechselnden Daten gelieferter Rohstoffe oder
an möglichen, abweichenden Entwicklungen innerhalb der Stoffgruppe der Polyurethane.
Es kommt auch ausschließlich auf die während der Erwärmung an der Oberfläche des
gerade vorliegenden Polyurethan-Schaumes tatsächlich und meßbar erreichten Temperaturen
und den damit erzielten Crackpunkt an, der, wie beschrieben, dann erreicht ist,
wenn die zähflüssige Veränderung der Oberfläche mehrere Stunden anhält. Als bloße
Beispiele ohne eingrenzende Bedeutung werden Temperaturen der Schaunj-Oberfläche
im Bereiche von +170° bis +2200 C als wirksam zum oberflächlichen Cracken genannt,
bei einer Einwirkungsdauer von Je einer bis drei Minuten auf eine gegebene Flächen-Einheit
des Polyurethan-Schaumes, mit der Maßgabe, daß sich Temperatur und Einwirkungszeit
zueinander umgekehrt
proportional verhalten. Als Rekonstrulctionszeit
des molekularen Vernetzungszustandes des Polyurethans unter dem Trennblatt (Papier
oder Folie) sind beispielhaft drei Stunden bis ein Tag anzusetzen. Erst nach der
Rekonstruktion darf das Trennblatt abgezogen werden.
-
Die erfindungsgemäße Wärmebehandlung der Polyurethan-Sciiaum Oberfläche
ist mit einem Dickenverlust des Schaumes verbunden, der für einen gleichen Schaum
und eine gleiche Temperatur/Zeit-Einwirkung konstant bleibt, sodaß er bei der Produktion
von vorniierein berücksichtigt werden kann, nachdem er unter Produktionsbedingungen
einmal erprobt und als bestimmter Wert, beispielsweise und nicht eingrenzend zu
verstehen, 30 vom Hundert der Ausgangsdicke, festgestellt worden ist.
-
Als erfolgreich durchgeführt ist das beschriebene Verfahren dann zu
betrachten, wenn ein mit einer oder mehreren erfindungsgemäßen Oberflächen-Haut
(-Häuten) versehener Polyurethan-Schaumstoff-Körper seine bei Prozeßende bestehende
und einschließlich der Haut (Häute) gemessene Dicke bei freier Lagerung, beispielsweise
in einem Wärmeschrank, für eine bestimmte Zeit, nicht über eine Toleranz von zehn
vom Hundert verändert. Die Prüfzeit wird möglichst kurz zu bemessen sein, beispielsweise
einen Tag, und die Prüftemperatur muß einmal für ein Ausgangsmaterial und einen
Verfahrensgang experimentiell ermittelt werden, indem Extreme angesteuert werden.
Sie bleibt dann unter gleichen Bedingungen einschließlich der Schaumdicke und Schaumstruktur
auch konstant und kann beispielsweise, aber nicht eingrenzend, 750 C betragen.