DE3141756A1 - Schichtkoerper und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Schichtkoerper und verfahren zu dessen herstellung

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DE3141756A1 DE19813141756 DE3141756A DE3141756A1 DE 3141756 A1 DE3141756 A1 DE 3141756A1 DE 19813141756 DE19813141756 DE 19813141756 DE 3141756 A DE3141756 A DE 3141756A DE 3141756 A1 DE3141756 A1 DE 3141756A1
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Description

PATENTANWÄLTE ZENZ & HELBER · D 4S0O ΕΘ3ΕΝ 1···AW*RUHRSTE3n 1 · TEL.: (O2O1) 4126 Seite C
-5 -
COLAMCO, INC.
1533 Alum Creek Drive, Columbus, Ohio 43209, V.St.A.
Schichtkörper und Verfahren zu dessen Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf einen Schichtkörper, insbesondere einen Kunststoff-Schichtkörper sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit geformten Kunststoff-Schichtkörpern, die entweder eine flache oder dreidimensionale Ausbildung haben.
Zusammengesetzte Kunststofflaminate bzw. Kunststoff-Schichtkörper aus zwei oder mehreren Materiallagen, insbesondere solche mit einer Schicht aus weichem Schaumstoff (flexibel, kompressibel) sind bekannt. Für viele Anwendungsfälle ist es erforderlich, daß der Schichtkörper bzw. das Laminat eine mehr oder weniger starre
und steife Konfiguration hat. Dies gilt beispielsweise für einen Motorradsitz oder die Polsterunterlage eines Stuhls oder Automobilsitzes, Diese starren Gegenstände werden in herkömmlicher Weise dadurch hergestellt, daß ein starres Rückwand- bzw. Unterlagenmaterial an dem
Kunststoff-Schichtkörper angebracht wird, z. B. Sperrholz, Pappe oder eine Art von Kunststoffunterlage. Die steife Unterlage ist im Falle von dreidimensionalen
Körpern schwer anzubringen. Außerdem können derartige
steite Unterlagen nicht immer auf Dauer befestigt werden, sondern können sich bei Gebrauch lösen oder abfallen.
Z/bu.
Darüberhinaus sind diese herkömmlichen starren bzw. steifen Unterlagen aufwendig in bezug auf die Material kosten und die Herstellungsarbeit.
Zum Stande der Technik wird auf die folgenden US-Patentschriften verwiesen: 3 256 131; 3 264 166; 3 503 822; 3 903 919;und 3 941 633.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen steifen, formbeständigen Kunststoff-Schichtkörper zur Verfugung zu stellen, bei dem ein starres Unterlagenbauteil (Substrat) aus Kunststoff mit einem Füllbauteil aus weichem Schaumstoff, auf dem eine Deckschicht (Auflageschicht) zum haften gebracht ist, sowohl in flacher als auch in dreimimensionaler Konfiguration zu einer integralen und als Einheit starren Schichtbaueinheit vereinigt sind. Dadurch werden die den nicht-integralen starren bzw. steifen Unterlagen herkömmlicher Ausführungen anhaftenden Probleme ausgeräumt.
Der erfindungsgemäße Schichtkörper weist eine weiche Schaumstoffschicht auf, an der wenigstens auf einer Oberfläche eine harte Polyurethanharzschicht haftet. Die Haftwirkung zwischen den beiden Schichten wird dadurch erzielt, daß das Material, welches das harte Harz bildet, in die Zellen der weichen Schaumstoffschicht soweit eindringen gelassen wird, daß eine im wesentlichen dauerhafte Verbindung zwischen den beiden Schichten entsteht, worauf der Harzbildner ausgehärtet wird. Die harte Harzschicht ist ausreichend dick bemessen, um dem Schichtkörper die erforderliche Formbeständigkeit zu geben, d. h. den Schichtkörper im wesentlichen starr zu machen und zu stabilisieren. Vorzugsweise weist der Schichtkörper eine an wenigstens einer freien Oberfläche haftende Deckschicht auf. Das
Deckschichtmaterial besteht vorzugsweise aus einem Vinylpolymer oder aus einem textilen Gewebe. In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist die Deck- bzw. Überzugsschicht mit Hilfe eines Klebers aus weichem Polyurethanharz angeklebt, der auf der zu überziehenden Oberfläche der weichen Schaumstoffschicht aufgetragen ist.
Außerdem wird durch die Erfindung ein Schichtkörper mit einer Zwischen- oder Grenzschicht angegeben, die zwischen zwei Weichschaum-Füllschichten verklebt ist. Eine dieser Weichschaum-Füllschichten ist, wie oben ausgeführt, mit einer harten Polyurethanschicht zu einer integralen Baueinheit vereinigt. Die freie Oberfläche der anderen Weichschaum-Füllschicht ist vorzugsweise mit einem Überzug versehen, wobei ein Klebstoff aus weichem Polyürethanharz bevorzugt Verwendung findet.
Nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Schichtkörper eine weiche Schaumstoffschicht, eine an einer Oberfläche der weichen Schaumstoffschicht haftende Zwischen— bzw. Grenzschicht und eine auf der j
anderen Seite der Grenzschicht angeklebte harte Polyurethanharzschicht auf, die eine genügende Stärke hat, um dem Schichtkörper als formerhaltende Unterlage zu dienen. Vorzugsweise ist eine Deckschicht auf der freien Seite der aus weichem Schaumstoff bestehenden Füllschicht angeklebt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Schichtkörpers zeichnet sich dadurch aus, daß eine Polyurethanformulierung, welche nach dem Aushärten ein hartes Harz bildet, auf wenigstens eine Oberfläche eines offenzelligen Bauteils aus weichem Schaumstoff aufgebracht wird, wobei die Formulierung eine ausreichende Viskosität besitzt, daß ihr Eindringen in die Zellen des weichen Schaumstoffs auf etwa eine
solche Distanz gesteuert werden kann, daß eine im wesentlichen dauernde Haftung zwischen der gehärteten Harzschicht und dem weichen Schaumstoffbauteil geschaffen wird. Die Formulierung wird auf dem weichen Schaumstoffbauteil in einer solchen Menge aufgebracht, daß sie nach dem Aushärten eine Formbeständigkeit des Schichtkörpers schaffen kann. Danach wird der Überzug ausgehärtet,um einen Schichtkörper der gewünschten Konfiguration zu erhalten. Vorzugsweise wird eine Überzugs- bzw. Deckschicht auf wenigstens einer freien Oberfläche des weichen Schaumstoffbauteils vor dem Aushärtschritt aufgebracht. Die Deckschicht wird auf dem weichen Schaumstoffbauteil dadurch befestigt·, daß letzteres vor dem Auflegen der Deckschicht mit einem Klebstoff überzogen wird, wobei der Klebstoff vorzugsweise aus einem ein weiches Polyurethanharz bildenden Material besteht. Vorzugsweise ist das weiche Schaumstoffüllbauteil ein offenzelliges Polyurethan.
Im folgenden werden Beispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Schichtkörpers, der aus einer harten Polyurethanunterlage, einer weichen Schaumstoffüllschicht und einem an der weichen Schaumstoffüllschicht durch einen weichen Polyurethanharz angeklebten Deckbauteil besteht.
Fig. 2 veranschaulicht ein Verfahren, bei dem
unter Verwendung von Auftragswalzen eine Polyurethanformulierung aufgetragen wird, welche nach dem Härten die Unterlage aus hartem Harz bildet und auf eine Oberfläche der aus weichem Schaumstoff bestehenden Fülleinlage aufgetragen ist, wobei ferner Walzen vorgesehen sind, um auf die andere Seite der Füllstoffschicht ein Klebstoff aufgebracht wird, der zu einem weichen Polyurethanharz aushärten kann.
3U1756
■ « »no
Fig. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel des neuen Schichtkörpers, bestehend aus zwei weichen Schaumstoffbauteilen, die mit einem Zwischenschicht-bzw. Grenzschichtbauteil verklebt sind, einer harten Polyurethanharzunterlage, die an einer freien Oberfläche eines weichen Schaumstoffbauteils haftet, eNinem weichen Polyurethanharz, das auf einer freien Oberfläche des anderen weichen Schaumstoffbauteils aufgebracht ist und einer Deckschicht, die über das weiche Harz angeklebt ist.
Fig. 4 stellt ein Walzenauftragsverfahren zum
Aufbringen einer harten Harzformulierung auf zwei entgegengesetzte Seiten eines weichen SchaumstoffUllbauteils und zum Aufbringen eines weichen Harzes auf zwei entgegengesetzte Seiten eines anderen weichen Schaumstoffbauteils dar. Danach wird eine Zwischen- bzw. Grenzschicht zwischen die beiden beschichteten weichen Schaumstoffbauteile eingesetzt und eine Deckschicht auf die andere beschichtete Fläche des anderen weichen Schaumstoffbauteils aufgelegt.
Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Schichtkörpers mit einem zu Erläuterungszwecken aufgespreizten Ende. Eine Unterlage (Substrat) aus hartem Harz ist durch eine Schutz- bzw. Zwischenschicht von dem weichen SchaumstoffUlibauteil getrennt, um ein Eindringen der das harte Harz bildenden Formulierung in das weiche Schaumstoffüllbauteil zu verhindern; eine Deckschicht wird auf die entgegengesetzte Seite des weichen Schaumstoffbauteils aufgebracht. Bei Bedarf wird ein Klebstoff auf die Deckschichtoberfläche und/oder die Zwischenschichtoberfläche des weichen Schaumstoffüllbauteils aufgebracht.
In der Zeichnung ist nur eine Art der Aufbringung sowohl der Formulierung für das harte Harz als auch für den weichen Harzbildner auf die Oberflächen der Füllstoffschicht aus weichem Schaum veranschaulicht* Andere Beschichtungsarten können zum Auftragen des Harzes auf
/ο
die weiche Schaumstoffschicht verwendet werden, so z. B. Gießen, Aufbürsten, Rakeln, Sieben oder Aufsprühen.
Da die mechanischen Verfahrensschritte bei der Herstellung der erfindungsgemäßen steifen Körper weitgehend konventioneller Art sind, sind die Stationen hinter der Beschichtungsstation für die weiche Schaumstoffüllschicht nicht beschrieben, so z. B. die Station zum Autbringen der Klebstoffschicht, falls vorhanden; zum Aufbringen der Deckschicht, falls vorhanden; zum Einsetzen der Schutz- bzw. Zwischenschicht, zur Erhitzung und zur Aushärtung. Die oben angegebenen US-Patentschriften zeigen Anbringungsmethoden herkömmlicher Art, die auch hier verwendet werden können.
Figur 1 zeigt einen steifen bzw. starren Körper, der ein steifes (hartes) Polyurethanharzsubstrat (Unterlage) 10 aufweist, das bzw. die mit einem weichen Schaumstoffüllbauteil 12 zu einer integralen Einheit verbunden ist, wobei an der freien Oberfläche 16 des weichen SchaumstoffUllbauteils 12 eine Deckschicht 14 angeklebt ist.
Das harte Polyurethanharz wird durch Härten einer Polyurethan bildenden Formulierung (Material) gewonnen, die in die Zellstruktur des weichen Schaumstoffbauteils 12 soweit eindringen kann, daß eine dauerhafte Bindung zwischen dem harten Harzbauteil und dem weichen Schaumstoff bauteil geschaffen wird. Nach dem Aushärten bildet die in die Zellen eingedrungene Formulierung eine Verankerung zwischen dem weichen Schaumstoffbauteil und der harten Harzunterlage und damit eine integrale dauerhafte Bindung zwischen diesen beiden Schichten.
Das aus hartem Harz bestehende Unterlagenbauteil 10
hat eine ausreichende Dicke, um dem. Schichtkörper die notwendige Steifheit und Formbeständigkeit zu geben. Die eingestellte "Steifheit" richtet sich nach den Erfordernissen der Anwendung des Schichtkörpers; so muß beispielsweise ein dreidimensionaler Motorradsitz ausreichende Festigkeit und Steifigkeit besitzen, um ein bis zwei Personen unter den harten atmosphärischen Umgebungsbedingungen tragen zu können; eine Automobilsitzunterlage bzw. Rückwand kann dagegen beträchtliche Flexibilität besitzen; ein flacher Gegenstand muß unter Umständen relativ flexibel ausgebildet sein, um zu Lagerzwecken aufgerollt werden zu können. Die benötigte Dicke des Bauteils aus hartem Harz kann in manchen Fällen die aufeinanderfolgende Anbringung einer Anzahl von Überzügen bzw. Schichten aus hartem Harzbildner erforderlich machen»
Der bekannte Stand der Technik macht es Überflüssig, bezüglich der Polyurethanformulierungen, welche nach dem Aushärten das gewünschte starre bzw. steife (harte) Harz bilden können, in Einzelheiten zu gehen. Das harte Harz kann ein Feststoff oder ein Schaumstoff sein. Gewichtsüberlegungen sprechen für das geschäumte harte Harz als bevorzugtes Unterlagenmaterial.
Das weiche Schaumstoffüllbauteil 12 kann aus irgendeinem Kunststoft-Schaummaterial bestehen, das das notwendige Eindringen zur Bildung der dauerhaften integralen Bindung ermöglicht. Ein offenzelliger Füllstoff und insbesondere ein offenzelliger Polyurethanfüllstoff ist bevorzugt. In Abhängigkeit von der vorgesehenen Anwendung des Körpers kann das Füllstoffbauteil 12 eine Dicke haben, die von einer soeben erkennbaren Dicke bis zu einigen cm reicht. Eine Fußmatte kann eine Dicke zwischen 0,63 und 2,6 cm haben, während ein Sofakissen eine Dicke zwischen 7,6 und 10,2 cm haben kann.
Das weiche Schaumstoffüllbauteil 12 kann aus irgend-
-■•r· "Sy* ^*
einem geeigneten Polymer, ζ. B. Styrol, Vinyl und vorzugsweise einem Urethanpolymer hergestellt sein.
Das Deckbauteil 14 ist auf der freien Fläche 16 des weichen Schaumstoffüllbauteils 12 angeordnet. Die Deckschicht 14 kann auf einer freien Oberfläche 16 selbstklebend sein, wobei die Bindung beim Aushärten des Körpers hergestellt wird, oder es kann ein getrennter Klebstoffüberzug (nicht gezeigt) auf die freie Oberfläche 16 aufgetragen werden, bevor die Deckschicht 14 aufgelegt wird, wobei nach dem Aushärten eine Verbindungsschicht gebildet wird.
Als "freie Oberfläche" wird hier eine Fläche bezeichnet, die weder mit der harten Harzschicht verbunden noch von einer Schutz- bzw. Zwischenschicht bedeckt ist und zum Auftragen eines Klebstoffs und/oder zum Anbringen einer Deckschicht frei zur Verfügung steht.
Die Deckschicht 14 kann aus irgendeinem geeigneten Material bestehen. Vorzugsweise besteht die Deckschicht aus Kunststoff, z. B. einem Vinylpolymer, einem Polyurethanfilm oder einem Polyolefinfilm; sie kann auch aus einem textlien.Stoff, gewebt oder ungewebt, z. B. aus Baumwolle, Kunstfaser, Polyester oder Polyolefin bestehen. Vorzugsweise ist die Deckschicht als flexible Schicht aus einem Kunststoffmaterial hergestellt.
Eine Kunststoftdeckschicht kann während des Aushärtens mit einem Pr&gemuster oder Erhebungen versehen werden, welche von einer Musterwalze oder einem flachen Preßstempel aufgebracht werden. Derartige Muster sind in der US-PS 2 256 131 beschrieben.
Zu beachten ist, daß in einigen Anwendungsfällen der
Β« Λ
42.
Schichtkörper ausschließlich aus einem harten Harz-Unterlagenbauteil 10 und einem weichen Schaumstoffbauteil 12 bestehen kann. Die freie Oberfläche 16 kann bei besonderen Anwendungsfällen als solche ausreichen oder mit einem getrennten, nicht haftenden Überzug oder Abdeckbauteil versehen sein.
Figur 2 zeigt ein weiches Schaumstoffüllbauteil 12 beim Durchlauf zwischen oberen Walzen 20 und unteren Walzen 22. Mit den oberen Walzen 20 wird ein Weichharzkleber 26 auf die freie Oberfläche 16 des weichen Schaumstoffbauteils 12 aufgebracht. Die unteren Walzen 22 bringen eine Formulierung 30 zur Bildung eines harten Harzes auf die Oberfläche 32 des weichen Schaumstoffbauteils 12 auf.
Die ein hartes Harz bildende Formulierung 30 kann so wie sie ist aufgetragen oder vor dem Auftragen verdünnt werden. Das Verdünnen kann mit herkömmlichen Lösungsmitteln erfolgen. Z. B. können aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Toluol oder Alkylenchloride, wie Methylenchlorid und Äthylendichloride verwendet ι
werden. Dabei ist eine Verdünnung in weiten Grenzen j
möglich, z. B. 10 % zu 2000 %, typischerweise 70 bis 80 % und 500-1500 %, basierend auf Gewichtsteilen des Lösungsmittels pro 100 Gewichtsteile des harten Harzes. Die Menge an vorhandenem Verdünnungsmittel ist von der besonderen Formulierung und der gewünschten Eindringtiefe bei dem besonderen weichen SChaumstofffüllbauteil abhängig=, Je niedriger die Viskosität der verdünnten Formulierung, um so tiefer ist die Eindringtiefe nach dem Aushärten. Die sehr viskosen Formulierungen sind schwer aufzubringen und ergeben eine schlechtere Bindung zwischen dem.weichen Schaumstofffüllbauteil und der harten Harzunterlage. Dieser Effekt ist auch bei der Klebstoffverbindung des weichen Schaumstoffüllbauteils und der Deckschicht erkennbar.
I Als Klebstoff kann irgendein zur Herstellung einer
Klebeverbindung zwischen dem Deckmaterial und dem ΐ Weichschaumfüllstoff geeignetes Klebemittel verwendet
ί werden. Das harte Harz kann als Klebstoff verwendet
j werden, wenn der weiche Schaumstoff ein Polyurethan-
S material ist, wobei das harte Harz in einer viskosen,
! schlecht fließfähigen Formulierung verwendet wird,
j um die Eindringtiefe gering zu halten.
Fig. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel 38 des Schichtkörpers, bei dem zwei weiche Schaumstoff-
! füllbauteile vorgesehen sind. Eine harte Harzunterlage
ν 40 ist mit einer Oberfläche 42 des weichen Schaumstoffi
j bauteils 44 integral verbunden, wie dies in Verbin-
' ' dung mit dem Schichtkörper 8 gemäß Fig. 1 beschrieben J worden ist. Der Schichtkörper 38 weist eine Klebstoff-
i schicht 48 aus hartem Harz auf der freien Oberfläche
\ 46 des weichen Schaumstoffbauteils 44 (Fig. 4) auf.
; Eine Schutz- bzw. Zwischenschicht 50 ist auf der Kleb-
j Stoffschicht 48 zum Haften gebracht und verhindert das
j Eindringen harten Harzes 48 in das zweite weiche Schaum-
stoffUllbauteil 42. Die Schutzschicht 50 kann aus einem Blatt Zeitungspapier (bedruckt oder unbedruckt), einer j Packpapierbahn, aus einem polymeren Film, einem Gummi-
i film oder einem Kunststoft-Überzugsmaterial. bestehen.
Ϊ Die Schutzschicht muß genügend fest und haltbar sein,
j um den Aushärtbedingungen standzuhalten. Ein zweites
weiches Schaumstoffüllbauteil 52, das vorzugsweise die gleiche Zusammensetzung wie das weiche Schaumstoftfüllbauteil 44 hat, ist an der Oberseite 54 und an der Unterseite 56 mit einem Klebstoff beschichtet. Die Klebstoftschicht 58 an der Unterseite 56 verk.febt die Schutzschicht 50 mit dem zweiten weichen Schaumstoffbauteil 52. Die Klebstoffschicht 62 an der Oberseite verklebt die Deckschicht 64 mit der Oberseite 54 des zweiten weichen Schaumstoffbauteils 52.
···" -··· 3HT756
Vorzugsweise ist der Klebstoff 68 eine Urethanzusammensetzung, die beim Aushärten ein weiches Harz bildet, das die Weichheit und Flexibilität des weichen Schaumstoffbauteils nicht verschlechtert. Vorzugsweise wird der gleiche Klebstoff auf beide Seiten des Bauteils 52 aufgebracht.
Fig. 4 zeigt eine Doppelwalzenstation 72 (Auftragsstation für weiches Harz) zum Auftragen des Klebstoffs 68 auf die Oberflächen 54 und 56 des weichen Schaumstoffbauteils 52. Eine Doppelwalzenstation 76 (zum Auftragen harten Harzes) trägt hartes Harz 78 auf beide Flächen des weichen Schaumstoffbauteils 44 auf. Es ist klar, daß die Dicke der beiden Beschichtungen geeignet eingestellt wird, um den Zweck jeder Beschichtung bzw. jedes Überzugs zu erfüllen. Unterschiedliche harte Harzformulierungen können auf jeder Oberfläche verwendet werden.
Fig. 5 zeigt ein weiteres AusfUhrungsbeispiel 80 des Schichtkörpers nach der Erfindung, wobei ein Ende des Schichtkörpers gespreizt dargestellt· ist, um die Schichtkörperausbildung zu verdeutlichen. Eine starre Unterlage 82 wird mit einer Schutzschicht 84 verklebt. Die Schutzschicht 84 wird ihrerseits mit einem weichen Schaumsto ff üllbauteil 86 verklebt. Das weiche Schaumstoffüllbauteil 86 wird mit einer Deckschicht 88 verklebt. Nach dem Aushärten ergibt sich eine integrale Schichtkörpereinheit 80. Die Verwendung einer Schutzschicht 84 ermöglicht den Einsatz einer größeren Anzahl unterschiedlicher harter Harzformulierungen, ohne dadurch die Flexibilität des weichen Schaumstoffbauteils durch tieferes Eindringen des harten Harzes zu verschlechtern.
Eine weitere Ausführungsform weist ein dickes Bauteil
bzw. eine dicke Schicht aus weichem Schaumstoff auf, die an drei Oberflächen (gegebenenfalls auch auf einem Abschnitt der vierten Oberfläche) mit hartem Harz in einer solchen Stärke belegt wird, daß ein steifer bzw. starrer Körper entsteht, der in gewissem Umfang komprimiert werden kann, wenn eine der beschichteten Oberflächen mit einem Gewicht belastet wird. Diese Ausführungsform ist anwendbar bei einer kräftigen Sitzbasis. Zu beachten ist, daß dieser Aufbau eines weichen Schaumbauteils mit hartem Harz auch bei einer Beschichtung mit hartem Harz auf einer Oberfläche, einer Beschichtung mit hartem Harz auf zwei Oberflächen oder einer Kombination einer vollständigen Oberflächenbeschichtun^/einer partiellen Beschichtung von Oberflächen anwendbar ist.
Es ist einzusehen, daß die Erfindung Körper umfaßt, die ein konventionelles Verstärkungs- bzw. Unterlagenmaterial enthalten, das an die freie Oberfläche des aus hartem Harz bestehenden starren Bauteils angeklebt ist. Dieses herkömmliche Material kann beispielsweise eine Leinwand, ein Netz, starkes Papier, eine ungewebte Textilbahn, Faserglas, ein Metallgitter oder dünnes Sperrholz sein.
Beispiele für Harze 1. Formulierungen für hartes Harz
Jede der nachfolgend angegebenen Formulierungen enthält eine Anzahl von im Handel erhältlichen Komponenten, die zur Gewinnung einer polyurethanbildenden Formulierung benötigt werden, wobei jede Formulierung nach dem Aushärten ein für .die Erfindung geeignetes hartes Harz bildet.
♦ Λ *
Die Komponenten, welche einer Definition bedürfen (jede der nachfolgenden Bezeichnungen ist ein Warenzeichen oder ein Handelsname) sind:
GP 700
Niedermolekulares Poly(oxypropylen)triol, Hydroxylgruppenzahl etwa 700, hergestellt von Carpenter Chemical Company, Richmond, Virginia, U.S.A.
BE 375
Niedermolekulares Poly(oxypropylen)triol, Hydroxylgruppenzahl etwa 375, hergestellt von Union Carbide Company.
Polyol P220 Molekulargewicht 6000 Poly(oxypropylen)-triol.
HDM 361
Poly(oxypropylen)polyol auf Sucrosebasis mit einer Hydroxylgruppenzahl von etwa 360, hergestellt von Union Carbide Company.
Mondur MR Polymethylenpolyphenylisocyanat von Mobay Chemical Co.
LPO Öl
Ein leichtes hochreines aromatisches Öl, vertrieben von Witco Chemical Co.
Quadrol
Tyrol CEF
N, N, N1, N'-Tetrakis(2-Hydroxypropyl)-äthylendiamin-Beschleuniger von BASF Wyandotte Co.
Tris(betachloräthyl-)Phospat, Flammschutzmittel, von Stauffer Chemical Co.
Triäthylendiamin, ein Urethankatalysator von Air Products Co.
Quadrol + Wasser) Diese Kombinationen beschleunigen das DABCO + Wasser J Aushärten, und man glaubt, daß sie die
Zähigkeit und das Schäumen des ausgehärteten Harzes fördern, wenn sie auf die Oberfläche des Harzes vor dessen Aushärten aufgebracht werden.
DABCO TAC
Ein hydroxyliertes quaternäres Ammoniumcarbonat gemäß US-PS 4 040 992, Hergestellt von Air Products Company. Hierbei handelt es sich um einen sogenannten verspätet wirkenden Katalysator, der bei erhöhter Temperatur wirksam wird.
L-5340
Ein nicht-hydrolysierbarer Silicon-Surfactant (Schaumerzeuger), wie er in den US-PS1η 2 834 748 und 2 917 480 beschrieben ist und von Union Carbide hergestellt wird.
LK-211, LK-443
Organische Surfactant-Polyole gemäß US-PS 3 746 663, hergestellt von Air Products Co., Allentown, PA.
Jedes der folgenden Beispiele ergibt etwa 208 1 der Formulierung:
Formulierung 306D kg
GP700 34,29
BE 375 — kg
Mondur MR 149,23 kg
Fyrol CEF 20,59
Quadrol — kg
Benzoylchlorid 0,18
340C
27,08 kg 1,68 kg
147,46 kg 27,08 kg 0,82 kg 0,18 kg (200 ml)
3Η1756
Formulierung 334C 334D
BE 375 21,41 kg
HDM 361 21,59 kg
Mondur MR 147,96 kg 148,46 kg
Tyrol CEF 12,97 kg 12,84 kg
LPO Öl 21,59 kg 21,41 kg
Benzoylehlorid 0,18 kg (200 ml) 1,8 kg
Bevorzugte Formulierung 340C(MC)
Die Formulierung 340C ist selbst eine bevorzugte Formulie-= rung. Besonders bevorzugt ist die Formulierung, die durch Verdünnen von 340C mit Methylenchlorid gewonnen wird., Diese verdünnte Formulierung wird mit 340C(MC) bezeichnete
In der folgenden Beschreibung war "Part" ein weicher offen zelliger Polyurethanschaum in Form einer flachen Platte von etwa 2,54 cm Dicke. Der Part wurde auf drei Flächen bürstenbeschichtet, wobei eine 2,54 cm Oberfläche von der Beschichtung frei blieb (etwas Formulierung floß wenige Millimeter auir die vierte Obertlache)» Der ausgehärtete starre bzwo steife Körper zeigte einen gehärteten harten Harzüberzug von etwa 0,64 cm auf drei Seiten«, Die harzfreie Oberfläche ermöglichte eine gewisse Kompression des weichen Schaumfüllstoffes bei·Druckbelastung auf eine große beschichtete Oberfläche,,
Die folgende Formulierung gilt für eine 16 kg Charge»
Formulierung
GP 700
BE 375
Mondur MR
Fyrol CEF
Benzoylchlorid
Methylenchlorid
340C(MC) - 16 kg 1697,6 g 105,6 g 924850 g 1697,6 g (8 ml) 3,78b I
3U-1756
Verfahren
Mondur MR wird in einen 18,9 !-Eimer eingewogen. Benzoylchlorid wird zugesetzt und gut vermischt. In einem getrennten Behälter werden das GP700, das BE 375, Quadrol und Fyrol CEF ausgewogen und gut gemischt.
Unter raschem Umrühren des Mondur MR-Benzoylchlorids wird die GP 700-Mischung so rasch als möglich zugesetzt. Die Seite und der Boden des Bottichs werden abgeschabt, um die gesamte Mischung in den Mondur MR-Eimer zu überführen.
Es wird umgerührt, bis eine gleichförmige Mischung entsteht, mit Stickstoff und einem Deckel abgedeckt.
Am nächsten Tag werden 3,785 1 Methylenchlorid zugesetzt und die Mischung gut vermengt.
Der zu beschichtende Part wird gesäubert, wobei Fett und Restmaterialien entfernt werden. Eine geringe Menge von Methylenchlorid wird aufgebürstet und trocknen gelassen.
Die Hartharzmischung wird auf drei Oberflächen des Parts aufgetragen, wobei eine Einwegbürste Verwendung findet. Die Hartharzmischung wird in den Part soweit eingearbeitet, bis die Oberflächen dunkelbraun werden. Dabei wird versucht, die Mischung gleichmäßig auf der Oberfläche zu verteilen.
Der beschichtete Part härtet in 24 bis 72 Stunden bei Zimmertemperatur. (Empfehlung) Man sollte zunächst auf Abfallmaterial proben.
2oιFormulierung für welches Polyurethanharz
Eine bevorzugte Formulierung für weiches Polyurethan» harz zur Verwendung als Klebstoff bei der Herstellung eines mit Vinylpolymer überzogenen starren bzw«, steifen Körpers ist:
Formulierung 185 KTS (208,18 1)
Polyol P220 64,41 kg
Fyrol CEF 19,32 kg
Mondur MR 55,9 7 kg
LPO Öl 64,41 kg
Benzoylchlorid 0,18 kg (200 ml)
Dibutylzinndilaurat (etwa 0,45 ml)
(Katalysator)
Alternative Verfahren
Wenn eine kontrollierter Aushärtung mit einer gewissen Beschleunigung bei der Hartharsformulierung, z„ B« 306D, 340C, 334C, 334D und 340C(MC) erwünscht ist, so wird Wasser in Verbindung mit der Herstellung der verschiedenen Beispiele verwendete So können in den Figuren 2,_ 4 und 5 Wasser, Katalysatoren und andere Aushärtungskonditionierer auf die mit Harz beschichteten Oberflächen aufgebracht werden^bevor der Körper dem Aushärten unterworfen wird. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß der Katalysator und die Aushärtekonditionierer nicht vollständig oder gleichmäßig die Harzschicht durchdringen, so daß im Ergebnis das Harz nach dem Aushärten nicht einen im wesentlichen homogenen Zustand erreicht,, Wenn die Viskosität der Harzformulierung zunimmt, so wird das Problem mit dem "homogenen Aushärten" zunehmend akut»
Wenn ein viskoser Harz bei der Erfindung verwendet werden ■ soll, so kann ein verbessertes "Katalysator und Aushärtungs-
«Κ 9
so.
konditionlerer"-Einführverfahren benutzt werden. Bei diesem verbesserten Verfahren wird ein Katalysator ausgewählt, der die Akz eller ierung bzw. Beschleunigung des Aushärtens bei der Behandlungstemperatur des Schichtkörpers nicht vor Erreichen der Aushärtetemperatur beginnt. So können beispielsweise Katalysatoren, wie DABCO TAC und Surfactants, wie L-5340 und LK-211 und/oder LK-443 verwendet werden. Der verzögert wirksame Katalysator und die Konditionierer werden unter die Harzformulierung gemischt, um eine im wesentlichen gleichmäßige Verteilung zu erreichen, bevor die Formulierung beispielsweise entsprechend der Darstellung in den Figuren 2 und 4 aufgetragen wird. Nach dem Auftragen der Mischung wird ein Wasserfilm auf den Harzüberzug, beispielsweise in Fig. 2 auf den Überzug 16 und/ oder den Überzug 32 aufgebracht; entsprechendes gilt für die Harzüberzüge gemäß Fig. 4.
Es wurde festgestellt, daß nach dem Aufbringen von Wasser auf eine Harz-Katalysator-Formulierung das Harz bei einer zur Aktivierung des verzögert wirksamen Katalysators ausreichenden Temperatur homogen aushärtet. Es kann angenommen werden, daß der von dem Wasserfilmjkommende Dampf den Körper der Harzformulierung durchdringt und einen ausgehärteten homogenen Harzkörper bildet.

Claims (20)

  1. 3HT-756
    PATENTANWÄLTE ZENZ & HEUBER · D tfSfCJO 1ESSEN Γ· PCM RUMRSTCIN 1 ■ TEL.: (02ΟΙ) 412607 Seite C
    COLAMCO INC.
    ANSPRÜCHE
    lJ Schichtkörper mit einem weichen Schaumstoffbauteil, dadurch gekennzeichnet , daß an wenigstens einer Oberfläche (32; 42) des weichen Schaumstoffbauteile (12; 44) ein hartes Polyurethanharzbauteil (10; 40) in solcher Stärke angebracht ist, daß der Schichtkörper (8; 38) die gewünschte Formstabilität erhält, und daß das Material des harten Harzbauteils (10; 40) in die Zellen des weichen Schaumstoffbauteils (12; 44) soweit eingreift, daß eine im wesentlichen dauerhafte Bindung zwischen den beiden Bauteilen nach dem Aushärten des harzbildenden Materials entsteht, wodurch das weiche Schaumstoffbauteil (12; 44) und das harte Polyurethanharzbauteil (10; 40) zu einer integralen Einheit verbunden sind.
  2. 2. Schichtkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Deckschicht (14) mit wenigstens einer freien Fläche (16) des weichen Schaumstoffbauteils (12) verklebt ist.
  3. 3. Schichtkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (14) eine Kunststoff- oder Textilbahn enthält.
  4. 4. Schichtkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da=* durch gekennzeichnet, daß eine weiche Polyurethanharz-Klebstoff schicht auf wenigstens einer freien Oberfläche (16) des weichen Schaumstoffkörpers (12) angeordnet ist.
  5. 5. Schichtkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (14) von der weichen Polyurethanharz-Klebstoff schicht mit dem weichen Schaumstoffbauteil (12) verklebt ist.
  6. 6. Schichtkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schutzschicht (50) auf wenigstens eine freie Oberfläche (48) des weichen Schaumstoffbauteils (44) aufgeklebt und ein zweiter weicher Schaumstoffkörper (52) auf der freien Oberfläche der Schutzschicht (50) aufgeklebt ist.
  7. 7. Schichtkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Deckschicht(64) mit einer freien Oberfläche des zweiten weichen Schaumstoffkörpers (52) verklebt ist.
  8. 8. Schichtkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (64) eine Kunststoff- oder Textilbahn enthält.
  9. 9. Schichtkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf wenigstens einer freien Oberfläche(62) des zweiten Schaumstoftbauteils (52) eine weiche Polyurethanharz-Klebstoftschicht angebracht ist.
  10. 10. Schichtkörper nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Deckschicht (64) mit der weichen Polyurethanharz-Klebstoff schicht verklebt ist.
  11. 11. Schichtkörper mit einem weichen Schaumstoffbauteil, dadurch gekennzeichnet, daß auf wenigstens einer freien Oberfläche des weichen Schaumstoffbauteils (86) eine Schutzschicht (84) haftet und daß auf einer freien Oberfläche der Schutzschicht (84) ein hartes Polyurethanharzbauteii (82) von solcher Stärke angeklebt ist, daß es dem Schichtkörper die vorgesehene Formstabiiität verleiht,
    3 U1756
    wobei die Schutzschicht (84) ein Eindringen von hartem Polyurethanharz in das weiche Schaumstoffbauteil (86) verhindert.
  12. 12. Schichtkörper nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Deckschicht (88) mit wenigstens einer freien Oberfläche des weichen Schaumstoffbauteils (86) verklebt ist.
  13. 13. Schichtiörper nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (88) eine Kunststoff- oder Textilbahn enthält.
  14. 14. Verfahren zur Herstellung eines Schichtkörpers
    nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Oberfläche eines weichen Schaumstoffbauteils mit einer Urethanformulierung überzogen wird, die nach dem Aushärten einen harten Polyurethanharz bildet, daß eine Formulierung ausreichender Viskosität verwendet wird, um deren Eindringen in die Zellen des weichen Schaumstoffs bis zu einer solchen Tiefe steuern zu können, die ausreicht, um eine im wesentlichen dauerhafte Bindung zwischen dem harten Harz nach dessen Aushärtung und dem weichen Schaumstoffbauteil herzustellen, und daß die Formulierung in einer solchen Schichtdicke auf dem weichen Schaumstoffbauteil aufgetragen wird, daß der Schichtkörper nach dem Aushärten die gewünschte Formstabilität erhält.
  15. 15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß als weiches Schaumstoffbauteil ein offenzelliges geschäumtes Polyurethan verwendet wird.
  16. 16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aushärten eine Deckschicht auf wenigstens eine freie Oberfläche des weichen Schaumstoffbauteils aufgebracht wird.
  17. 17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein Klebstoffüberzug auf diejenige freie Oberfläche aufgebracht wird, an der die Deckschicht nachher anzubringen ist.
  18. 18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Klebstoff eine Zusammensetzung hat, die nach dem Aushärten ein weiches Polyurethanharz ergibt.
  19. 19. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein verzögert wirkender Katalysator mit der das harte Harz bildenden Formulierung vermischt wird, bevor die Formulierung auf eine Oberfläche des weichen Schaumstoff körpers aufgebracht wird.
  20. 20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein Konditionierer mit der das harte Harz bildenden Formulierung vor dem Aufbringen dieser Formulierung auf eine Oberfläche des Schaumstoffkörpers vermischt wird.
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