DE3213610C2 - - Google Patents
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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- C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
- C08J9/36—After-treatment
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- C08J9/42—Impregnation with macromolecular compounds
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- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
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- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
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- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- D06N3/12—Artificial leather, oilcloth or other material obtained by covering fibrous webs with macromolecular material, e.g. resins, rubber or derivatives thereof with macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. gelatine proteins
- D06N3/14—Artificial leather, oilcloth or other material obtained by covering fibrous webs with macromolecular material, e.g. resins, rubber or derivatives thereof with macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. gelatine proteins with polyurethanes
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Description
Die Erfindung betrifft den in den Patentansprüchen
angegebenen Gegenstand.
Unter "Elementen" sind hier mehrschichtige faserverstärkte
Tafeln bzw. Platten oder Stücke unterschiedlicher Form und
Stärke zu verstehen. Daher fallen unter diesen Begriff
selbsttragende Teile wie Karosserien, Instrumententafeln und
Tischplatten, Karosserieauskleidungen usw., wie sie in der
Automobil-Industrie gebraucht werden, wobei die vorstehende
Aufzählung nicht als abschließend und einschränkend
angesehen werden kann.
Man kennt bereits eine große Anzahl von Verfahren zur
Herstellung derartiger Elemente. Jedoch sind die verfügbaren
bekannten Techniken oder die damit herstellbaren Elemente
aufgrund gewisser Eigenschaften nicht zufriedenstellend.
Derartige Eigenschaften sind beispielsweise das spezifische
Gewicht und/oder die Steifigkeit und/oder die Elastizität
oder Biegsamkeit und/oder die Widerstandsfähigkeit und/oder
die mechanische Festigkeit und/oder die Wärmebeständigkeit
und/oder das Aussehen usw. Das bedeutet, daß man zur
Erlangung erstrebter Ergebnisse entweder in das
Herstellungsverfahren eingreifen muß, und zwar entweder bei
den Verfahrensschritten oder den Versuchsbedingungen
und/oder der Art der Verbindungen, Zusammensetzungen,
verwendeten Substanzen und Werkstoffe, oder die Verfahren
sind verhältnismäßig komplex und/oder wenig wirtschaftlich,
wenn sie auf Endprodukte abzielen, die wohlbestimmte
Eigenschaften und Kennzeichen verbürgen.
Aus der DE-AS 20 37 613 ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein
poröses Ausgangsmaterial mit nicht-destillierbaren
Rückstandsisocyanaten, die einen gewissen Monomeranteil
enthalten müssen, imprägniert und danach mit sich selbst
oder mit Verbindungen mit reaktionsfähigem Wasserstoff
umgesetzt werden unter chemischer Härtung und Erzielung
einer Volumenzunahme fast um das Doppelte.
In der FR-PS 15 74 789 werden elastische mehrschichtige
Schaumstoffe mit verbesserter Belastbarkeit beschrieben, zu
deren Herstellung ein Polyurethanschaumstoffartikel mit
einem Polyether- oder Polyesterharz, das mit einem
Polyisocyanat vermischt ist, überzogen und das Ganze sodann
in einer Dampfkammer behandelt wird.
Aus der FR-PS 15 87 855 sind zusammengesetzte
Polyurethan-Schaumstoffe bekannt, die dadurch gewonnen
werden, daß im Innern eines offenzelligen
Polyurethanschaumstoffs ein weiterer Polyurethanschaumstoff
mit Hilfe von Wasserdampf oder von Aminkatalysatoren
gebildet wird.
In der FR-PS 20 94 056 wird die Herstellung eines mit einem
Isocyanat imprägnierten weichen Polyurethanschaumstoffs in
Gegenwart einer gegen Feuchtigkeit schützenden Hülle
beschrieben, wobei nach Entfernung der Schutzhülle durch die
Einwirkung feuchter Luft eine Ausdehnung und Härtung des
Schaumstoffs erfolgt, was dessen Einsatz auf dem Bausektor,
insbesondere für Isolationszwecke, ermöglicht.
Die Erfindung beseitigt die aufgezeigten Schwierigkeiten
dank eines einfachen und wirtschaftlichen Verfahrens, mit
dem unter den gleichen Betriebsbedingungen nach Belieben
eine ganze Skala von Endprodukten herstellbar ist, welche
von biegsam bis steif über halbbiegsam und halbsteif reicht.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bildet die
in Stufe (a) eingesetzte Isocyanatverbindung unter
Vernetzung ein Harnstoff- oder Biuret-Derivat, nachdem sie
mit Wasser zur Reaktion gebracht wird.
Die der Familie der Isocyanate angehörenden Verbindungen
können beispielsweise die Isocyanate selbst sein (rein oder
roh), wie das TDI (Toluol-diisocyanat) oder das MDI
(4,4′-Diphenylmethan-diisocyanat), Polymere oder Isocyanate,
die noch mindestens eine NCO-Endgruppe enthalten und in
allgemeiner Form alle Verbindungen, deren Moleküle
wenigstens eine NCO-Endguppe enthalten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erhält man die
gewünschte Menge der Lösung der Isocyanatverbindung wenn
nötig durch Ausdrücken der überschüssigen Menge an
Flüssigkeit aus dem völlig durchtränkten Material, bis die
gewünschte Menge noch vorhanden ist.
Wenn das Ausgangselement nicht schon die Form aufweist, die
der gewünschten Endform des Elements entspricht, kann diese
in Ausgestaltung der Erfindung vor oder während der
Vernetzung durch Gesenkformen, Tiefziehen, Walzen, Prägen,
Formen oder gleichartige Verfahren geschaffen werden.
Die erfindungsgemäß ermöglichte Bildung biegsamer,
halbbiegsamer, steifer oder halbsteifer Elemente hängt von
der für die Imprägnierung verwendeten Isocyanatverbindung
ab, ohne daß an den Herstellungsbedingungen etwas geändert
werden muß. Die Reaktionen der Isocyanatreste mit Wasser
sind bekannt. Die Vernetzung durch die Harnstoff- und
Biuret-Derivate ist umso stärker, je mehr NCO-Reste die
Ausgangsverbindung enthält. Das erklärt die Mannigfaltigkeit
der Eigenschaften hinsichtlich der Biegsamkeit oder der
Steifigkeit, die man auf diese Weise erhalten kann.
Gemäß Stufe (b) erfolgt eine Veränderung der
Oberflächengestalt der Elemente gegenüber dem Aussehen vor
der Durchführung des Verfahrens. Das faserige oder fibröse
Material wird in Form von verschiedenen getrennten Fasern
bekannten Typs (kurz oder lang) aus Faserwolle, -watte oder
-matten aufgebracht. Diese Fasern können solche natürlichen
oder künstlichen Ursprungs sein, sie können organisch oder
mineralisch sein, wie Glasfasern, tierische oder pflanzliche
Fasern oder synthetische Fasern. Die Isocyanatverbindung
dient dann zur Umhüllung und Haftvermittlung der Fasern
untereinander.
Dieses Vorgehen erweist sich als besonders vorteilhaft, da
die Isocyanatverbindung einmal als Imprägnierstoff für die
Zellen und die Oberflächen des porösen Ausgangselementes
wirkt, wie auch als Verbindungsstoff (an den
Übergangsflächen) zwischen den Fasern und dem Element
einerseits und zwischen den Fasern untereinander
andererseits, und als Umhüllungsstoff für die Fasern, wobei
die so geschaffene Verbindung nach der Vernetzung einen
innigen Verbund darstellt, in dem die verwendeten Fasern
infolge der Benetzung und Verbindung sowohl einen innigen
Bestandteil des porösen Elementes selbst ergeben, als auch
eine Oberflächenschicht bilden, die gleichzeitig Teil der
Oberfläche des porösen Elements ist.
Außerdem ist es möglich, die Oberflächen noch dadurch zu
verändern, daß ein Schichtmaterial durchgehender Struktur
wie beispielsweise eine Bahn aus Papier, Karton, Watte,
Leinen, eine Gewebeschicht oder eine dünne Kunststoffolie
oder dgl. angeordnet wird, wobei die Isocyanatverbindung
auch als Haftmittel wirkt.
Dabei kann die Reaktion der Vernetzung aktiviert,
beschleunigt oder anderweitig beeinflußt werden, indem wie
an sich bekannt, Katalysatoren oder andere Beschleuniger
und/oder Wärme zugeführt werden.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
anhand der schematischen Darstellung näher
erläutert.
- - Verwendetes poröses Element (oder Schaumstoff):
Watte aus zellularem Polyäther mit einem spezifischen Gewicht von 14 kg/m3 und einer Stärke von 7 mm; - - Isocyanat: MDI (4,4′-Diphenylmethan-diisocyanat) in einem chlorierten Lösungsmittel (50/50 Gewichtsanteil);
- - Glasfasern in einer Länge von 2 cm;
- - Polyethylenfolie mit 25 g/m2;
- - Überzug:
auf einer Seite: Faservlies (nicht gewebt) mit 200 g/m2 auf der anderen Seite: Faservlies (nicht gewebt) mit 50 g/m2.
Der Schaumstoff M wird bei 1 durch Tränken mit einer
Mischung MDI/Lösung imprägniert. Bei 1 a wird anschließend
Flüssigkeit ausgedrückt. Die Menge der auszudrückenden
Flüssigkeit wird so eingestellt, daß ein Material mit 650
g/m2 erhalten wird. Während dieses Vorgangs des
Ausdrückens der Flüssigkeit verändert sich das Gewicht des
Schaumstoffs selbst infolge seines Anschwellens von 98
g/m2 auf 70 g/m2, und er enthält 292 g/m2 MDI und 292
g/m2 Lösungsmittel.
Nach dem Durchgang durch die Ausdrückvorrichtung wird Wasser
(vorteilhafterweise versetzt mit 20 g/Liter Dimethylamin)
bei 2 auf beide Seiten des Schaumstoffs aufgespritzt.
Der so behandelte Schaumstoff wird auf eine dünne Folie aus
Polyethylen aufgelegt, auf welche bei 3 eine Menge von 70
g/m2 geschnittener und gemischter Glasfasern aufgebracht
worden sind. Ein entsprechendes Aufbringen von 70 g/m2
Glasfasern wird bei 4 auf die gegenüberliegende Seite des
Schaumstoffs vorgenommen.
Eine zweite dünne Polyethylenfolie wird mit Hilfe der
Anordnung 5 auf die Glasfasern aufgebracht.
Der derart ausgebildete Komplex wird beispielsweise durch
einen doppelten Transportförderer (schematisch dargestellt
bei 6) so zusammengedrückt, daß die überschüssige Mischung
MDI/Lösungsmittel aus dem Schaumstoff die Glasfasern
umhüllt. Am Ausgang der Fördereinrichtung ist ein "Igel" 7
(Stachelwalze 7) vorgesehen, der die Polyethylenfolie
perforiert, damit der Schaumstoff seine anfängliche Stärke
wiedererlangen kann.
Jetzt kann bei 8 die Anbringung eines äußeren Überzugs
erfolgen und anschließend kann bei 9 die zusammengefügte
Bahn geschnitten werden, wodurch man die Größe des später
erforderlichen Zuschnitts erhält.
Dieser verbundene Zuschnitt kann dann beispielsweise
zwischen einem Stauchstempel und einer Matrix (nicht
gezeigt) angeordnet werden, um genau die Gestalt des
Endprodukts zu schaffen, damit er anschließend zur
Verbindung mit dem Polyethylen mit Wärme behandelt werden
kann. Die Dauer der Vernetzung beträgt ungefähr 90 Sekunden.
Das Polyethylen sichert eine zusätzliche Verbindung der
verschiedenen Elemente.
Das derart hergestellte Element wiegt 800 g/m2 und ist
steif.
Mit der gleichen Ausführungsform des Verfahrens kann man ein
biegsames oder halbsteifes Element durch Auswahl eines
Isocyanats mit geeigneter NCO-Endgruppe herstellen.
Ebenso kann man bei Anwendung niedriger Temperaturen das
Polyethylen durch jeden anderen nichtporösen Träger
ersetzen, mit dem die Migration des MDI vermieden wird und
an dem das Ausgangselement M anhaften kann.
Der Mischung MDI/Lösung können Katalysatoren, Silikone und
andere Zusätze beigegeben werden, die nur hinsichtlich der
Vernetzungszeit von Bedeutung sind.
Die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten
Elemente haben den Vorteil, daß die Vernetzungsreaktion zu
Produkten führt, die durch Temperaturen nicht umgekehrbar und
unlöslich in Wasser sind und eine sehr gute
Widerstandsfähigkeit gegenüber Temperaturen und gegen
Feuchtigkeit aufweisen.
Claims (10)
1. Kontinuierliches Verfahren zur Herstellung leichter,
steifer oder halbsteifer Elemente unterschiedlicher Form
und Stärke unter Imprägnierung von Schaumstoffen mit
Isocyanaten und Umsetzung derselben mit Wasser, dadurch
gekennzeichnet, daß man nacheinander
- a) ein biegsames poröses Material, dessen innere Struktur vorzugsweise offene Zellen oder Poren aufweist, mit einer gewünschten Menge einer Lösung einer der Familie der Isocyanate zugehörigen, in ihrer Formel mindestens eine NCO-Gruppe enthaltenden Verbindung imprägniert, die durch Aufspritzen einer geeigneten Menge Wasser unter Bildung eines Harnstoff- oder Biuret-Derivats zur Reaktion gebracht wird,
- b) auf mindstens eine der beiden Seiten des auf diese Weise behandelten Materials ein faseriges Material aufbringt,
- c) auf die beiden Oberflächen des erhaltenen komplexen Materials eine für eine anschließende Wärmebehandlung geeignete, nicht-poröse Kunststoffolie aufbringt,
- d) auf dem erhaltenen Material einen äußeren Überzug anbringt,
- e) außer zur Beschleunigung der Reaktion zwischen dem Wasser und dem Isocyanat auch noch die nicht-poröse Kunststoffolie zur Verbindung in solcher Weise erwärmt, daß eine Bindung zwischen dem durchtränkten porösen Material, auf das faserartiges Material aufgebracht ist, und dem oder den Überzugsmaterialien erfolgt, und
- f) erforderlichenfalls dem erhaltenen Produkt die endgültige Form verleiht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Erwärmen und die Formgebung gleichzeitig bewirkt
werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
nach dem Durchtränken des weichen porösen Materials mit
Isocyanat und vor dem Inkontaktbringen desselben mit dem
Wasser das in bezug auf die gewünschte zurückzuhaltende
Menge überschüssige Isocyanat aus dem durchtränkten
weichen porösen Material ausgepreßt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
den Elementen die endgültige gewünschte Form, wenn sie
diese nicht bereits haben, durch Gesenkformen,
Tiefziehen, Walzen, Prägen, Formen
verliehen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das faserartige Material in Form von getrennten kurzen
oder langen Fasern, Gewebeschichten oder Matten aus
Fasern, wobei diese Fasern natürliche oder künstliche,
organische oder mineralische Fasern vom Typ Glasfasern,
tierische Fasern oder pflanzliche Fasern und synthetische
Fasern sein können, auf eine oder beide Oberflächen
zwischen dem durchtränkten Material und der nicht-porösen
Kunststoffolie aufgebracht wird, wobei die
Isocyanatverbindung als Binde- und Umhüllungsmittel für
die Fasern dient.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Überzugsmaterial eine zusammenhängende Struktur
aufweist vom Typ einer Bahn oder eines Streifens Papier,
Karton, Watte, Leinen, einer Gewebeschicht oder einer
dünnen Kunststoffolie.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Isocyanatverbindung mit einem die Reaktion
aktivierenden Beschleuniger vermischt ist.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das aufgesprühte Wasser Katalysatoren enthält.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Isocyanatverbindung mit einem Silicon versetzt ist.
10. Verwendung der nach einem der Ansprüche 1 bis 9
herstellbaren Elemente als Auskleidungen einer zum
Einsatz in der Automobilindustrie geeigneten Form und
Stärke.
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