DE3213610C2

DE3213610C2 -

Info

Publication number: DE3213610C2
Application number: DE3213610A
Authority: DE
Inventors: Jean-Claude Brionne Fr Lairloup
Original assignee: TRAMICO TRANSFORMATION ET D'APPLICATIONS MODERNES A L'INDUSTRIE ET AU COMMERCE PUTEAUX HAUTS-DE-SEINE FR Ste
Current assignee: TRAMICO SOCIETE DE TRANSFORMATION ET D APPLICATION
Priority date: 1981-04-14
Filing date: 1982-04-13
Publication date: 1990-08-09
Also published as: IT8248217A0; CH653044A5; GB2096653A; DE3213610A1; IT1147679B; FR2503721B1; BE892822A; SE453196B; SE8202069L; NL8201535A; FR2503721A1; JPS637577B2; CA1194736A; US4451310A; GB2096653B; MX162059A; ES8401507A1; BR8202110A; JPS585346A; ES511374A0

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

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.