DE60203903T2

DE60203903T2 - Verfahren zum herstellen von mehrlagigen schaumstoffgegenständen, sowie dadurch hergestellte gegenstände

Info

Publication number: DE60203903T2
Application number: DE60203903T
Authority: DE
Inventors: Steven English; Joann Katherine BLADON; Jose Godoy; Alfred Larre; Andrew Hogg
Original assignee: Dow Global Technologies LLC
Current assignee: Dow Global Technologies LLC
Priority date: 2001-06-15
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2006-01-26
Anticipated expiration: 2022-06-15
Also published as: ES2240747T3; BR0211003A; EP1395422A1; US20030098598A1; CA2447542A1; CN1537050A; MXPA03010803A; ATE294062T1; WO2002102585A1; JP2004529796A; DE60203903D1; US6787078B2; EP1395422B1; KR20040010714A; CN1240537C

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Mehrschicht-Schaumartikeln und die resultierenden Artikel, welche eine weiche, lederähnliche Griffigkeit aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform betrifft die Erfindung durch solche Verfahren hergestellte Sitze für Transportfahrzeuge.
Hintergrund der Erfindung
Der formgepresste Schaumbereich eines Sitzes, insbesondere von Sitzen für Transportfahrzeuge, wie Automobile, besteht im Allgemeinen aus zwei oder mehreren Schäumen unterschiedlicher Härte. WO-A-0132392 als auch EP 0386818 offenbaren beispielsweise Automobilsitze mit einer elastomeren Außenschicht und einem Mehrschicht-Polyurethanschaum als Innenschicht. Mehrschicht-Polyurethanschäume oder Polyurethanschäume mit mehreren Härten sind definiert als Schichten aus Schäumen unterschiedlicher Härten (Lastaufnahme) und/oder Dichten. Diese Schäume werden gewöhnlich zur Herstellung von Sitzpolstern oder Sitz-Rückenlehnen mit hohen SAG-Faktoren (d.h. das Verhältnis der Härte bei hoher Durchbiegung zu der Härte bei geringer Durchbiegung) und höchstem Komfort, insbesondere in Bezug auf die Beibehaltung des H-Punkts (die senkrechte Position des Insassen des Sitzes) verwendet.
Verschiedene Verfahren zur Herstellung von Mehrschicht-Polyurethanschäumen sind im Stand der Technik bekannt. Solche Verfahren sind beispielsweise in dem U.S. Patent Nr. 3,847,720, U.S. Patent Nr. 4,015,041, U.S. Patent Nr. 3,887,735, U.S. Patent Nr. 4,190,697, den EP-Patenveröffentlichungen 251,659 und 279,324 und der WO-Veröffentlichung 98/25748 offenbart. Solche Verfahren umfassen das Zuführen einer flüssigen Mischung einer ersten Polyurethanformschicht in die Form und dann vor dem endgültigen Aushärten der ersten Polyurethanformschicht das Gießen einer flüssigen Mischung einer zweiten Polyurethanformschicht. Die zwei Polyurethanschichten werden dann ausgehärtet. Während durch solche Verfahren hergestellte Sitze gute Verschleißeigenschaften aufweisen, erfüllen sie das von einigen Benutzern erwartete Maß an Komfort nicht.
Es wäre vorteilhaft, Mehrschicht-Schaumartikel für die Verwendung in Sitzen für Transportfahrzeuge und andere Anwendungen zu erzeugen, die strapazierfähig sind und ein hohes Maß an Komfort aufweisen. Es wäre für solche Schaumartikel auch vorteilhaft, wenn diese eine strapazierfähige Außen- oder Oberschicht aufweisen würden, die für den Konsumenten ästhetisch als auch strukturell ansprechend ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Mehrschicht-Schaumartikeln, insbesondere Sitzen für Transportfahrzeuge, wie Automobile, mit einer Elastomeroberschicht und einer Unterschicht. Die Elastomerschicht ist in einigen Bereichen an die Schaumunterschicht angehaftet, während sie in anderen Bereichen nicht an die Schaumunterschicht angehaftet ist. Die Elastomeroberschicht kann eine Körnung oder ein Muster aufweisen, um individuellen Stilanforderungen zu entsprechen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der resultierende Artikel durch eine Innenzone und eine oder mehrere erhöhte Abstützungen am Rand der Innenzone definiert. Angesichts der Weichheit und lederähnlichen Griffigkeit des resultierenden Artikels weist dieser ein hohes Maß an Komfort auf. Insbesondere weist der resultierende Artikel eine weiche, lederähnliche Griffigkeit auf dessen Oberfläche auf, da die Elastomerschicht nicht vollständig an der Schaumunterschicht angehaftet ist. Dies stellt gegenüber dem Stand der Technik einen Vorteil dar, der eine Elastomeroberschicht beschreibt, die vollständig an die Schaumunterschicht angehaftet ist. Der resultierende Artikel ist billiger als Lederbezüge, da dieser aus billigeren Materialien hergestellt ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht aus dem Zuführen einer ersten, zur Bildung einer Elastomerschicht fähigen Mischung in eine Form, dem Zuführen eines Ablösemittels zu der Elastomerschicht in dem Bereich der Form, in dem es erwünscht ist, dass das Elastomer nicht an die Schaumunterschicht angehaftet ist, und schließlich dem Gießen einer zweiten, zur Herstellung eines Schaums fähigen Mischung, bevor die Elastomerformmischung ausgehärtet ist. Nachdem die erste Elastomerformmischung und die zweite Mischung ausreichend ausgehärtet sind, wird der Artikel aus der Form entfernt. Die Elastomerschicht ist der Bereich des Artikels, der während deren Verwendung mit dem Konsumenten in Kontakt kommt. Die Elastomerschicht des invertierten formgepressten Artikels ist in den Bereichen, in denen das Ablösemittel aufgetragen wurde, nicht an die Schaumunterschicht angehaftet. Die Gegenwart des Ablösemittels verhindert an den Stellen, an denen das Ablösemittel aufgebracht ist, das Anhaften der Schaumschicht an die Elastomerschicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Um ein besseres Verständnis der Zeichnungen, auf die in der ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Erfindung Bezug genommen wird, zu ermöglichen, wird eine kurze Beschreibung jeder Zeichnung gegeben, wobei:
1 eine perspektivische Ansicht des Sitz- und Rückenbereichs eines Sitzes eines Transportfahrzeugs mit einer erhöhten Abstützung ist;
2 eine Querschnittsansicht durch die in 1 gezeigte Ebene 2-2 ist;
3 eine Querschnittsansicht durch die in 1 gezeigte Ebene 3-3 ist;
4 eine Querschnittsansicht durch die in 1 gezeigte Ebene 4-4 ist;
5 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Sitzes mit einem beispielhaften Dekormuster ist.
Ausführliche Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen
Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere zur Herstellung eines Sitzes für ein Transportfahrzeug als auch von Innen- und Außeneinrichtungsgegenständen anwendbar. ("Sitz", wie hierin verwendet, bezieht sich auf den Rücken- und/oder Sitzbereich). Beispiele von Transportfahrzeugen umfassen Zweiräder, Automobile, Flugzeuge, Busse, Züge, Boote, Lastkraftwägen, Traktoren, etc. Innen- und Außeneinrichtungsgegenstände umfassen Gegenstände, wie Terrassenmöbel, Stadionssitze, Wohnungs- und Büromöbel, etc. Zudem kann das Verfahren verwendet werden, um ein Schall- oder Wärmedämmpanel, wie zur Herstellung von tragbaren Kühleinrichtungen und Bürotrennwänden, herzustellen.
Bezug nehmend auf 1, umfassen erfindungsgemäß hergestellte Mehrschicht-Artikel Sitze für Transportfahrzeuge. Der Sitz 1 weist einen Sitzbereich 5 und/oder einen Rückenbereich 50 auf. Der Sitzbereich 5 und/oder der Rückenbereich 50 weist eine Innenzone 60 und wenigstens eine erhöhte Seitenabstützung 30 auf jeder Seite der Innenzone auf, die durch Gestaltungslinien 65 voneinander getrennt sein können.
In einer alternativen Ausführungsform kann der Sitzbereich 1 ferner eine frontale, erhöhte Abstützung 40 mit erhöhten Seitenabstützungen 30 enthalten. 1 zeigt des Weiteren eine alternative Ausführungsform, in der der Rückenbereich 50 des Sitzes ferner eine obere, erhöhte Abstützung 90, vorzugsweise mit einer erhöhten Rückenseitenabstützung (erhöhten Rückenseitenabstützungen) 30, enthält.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Formablösemittel in vordefinierten Bereichen der Form aufgebracht. Da das Aufbringen des Ablösemittels dazu führt, dass das Elastomer an die Schaumunterschicht nicht anhaftet, hat der Hersteller eine Vielzahl von Wahlmöglichkeiten und muss das Ablösemittel nur aufbringen, um seine gewünschte Designauswahl zu erzielen. Wünscht der Hersteller beispielsweise, dass die Elastomerschicht nur entlang der Gestaltungslinien 65 an die Schaumunterschicht angehaftet ist, so müsste er das Ablösemittel in allen Bereichen der Form mit Ausnahe derjenigen Bereiche, die den Gestaltungslinien entsprechen, aufbringen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Ablösemittel lediglich in dem Bereich der Form aufgebracht, der der erhöhten Abstützung, d.h. entweder der frontalen Abstützung 40, der oberen, erhöhten Abstützung 90 oder der (den) Seitenabstützungen) 30, entspricht. Die 2, 3 und 4 stellen Querschnittsansichten dar, welche die Anordnung der Formablöseschicht in diesen Bereichen zeigen. 2 ist eine Querschnittsansicht durch die Ebene 2-2 des Sitzbereiches 5. 3 ist eine Querschnittsansicht durch die Ebene 3-3 des Rückenbereichs 50. 4 ist eine Querschnittsansicht durch die Ebene 4-4 des Sitzbereiches 5 mit einer optionalen frontalen Abstützung 40. Die Elastomerschicht ist durch 110 und die Schaumschicht durch 120 gekennzeichnet. Die Formablöseschicht ist durch 130 gekennzeichnet. Die Formablöseschicht 130 erstreckt sich ausgehend von der Verbindungsstelle 140 der Innenzone 60 und der erhöhten Seitenabstützung 30. Die vorliegende Erfindung führt zu einem Schichtartikel mit einer wohldefinierten gemeinsamen Grenze zwischen den Schichten, guten Schwingungseigenschaften und einer strapazierfähigen Elastomeroberschicht.
Die Artikel werden nach dem Herausnehmen umgedreht. Die Form kann einen negativen Aufdruck eines auf dem Formprodukt gewünschten Designs haben. Wie in den 1 und 5 dargelegt, zeigt die Elastomeroberschicht das gewünschte Design 160. Die am meisten bevorzugten negativen Aufdrucke sind diejenigen, die auf der strapazierfähigen Elastomeroberschicht der Formsitze irgendein Relief (erhöhtes oder eingedrücktes Muster) erzeugen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit vielen Formkonfigurationen oder bei unterschiedlichen Verfahrensbedingungen durchgeführt werden. Das Verfahren kann entweder in einer Form mit einer zu der Horizontalebene ebenen Bodenfläche oder in einer Form mit einer geneigten Bodenfläche durchgeführt werden. Der Grad der Neigung für eine bestimmte Form kann leicht durch den Fachmann bestimmt werden. Die Mischungen können auch in eine Form gegossen werden und anschließend kann wenigstens ein Ende der Form angehoben werden, um einen Winkel mit der Horizontalebene zu bilden. Die Neigung der Formbodenfläche kann durch wirkliches Schiefstellen der Form oder durch Verwenden einer Form mit einer geneigten Bodenfläche erreicht werden. Bei den meisten herkömmlichen Automobilsitzformen ist die von der Lehne bis zur Frontseite verlaufende Neigung der Form für den Zweck dieser Erfindung ausreichend. Im Allgemeinen beträgt der Winkel der Neigung von 0,1 bis 60 Grad. Vorzugsweise ist der Winkel der Neigung 2 bis 40 Grad. Mehr bevorzugt ist der Winkel der Neigung 4 bis 20 Grad und am meisten bevorzugt 5 bis 12 Grad.
Einzelne oder mehrere Niederdruck- oder Hochdruck-, bis zu 250 bar, Mischköpfe, montiert auf einem 5-Achsen-Roboterarm oder auf einem 2-Achsen-Manipulator, sind für die Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren geeignet. Ein einzelner Mischkopf, der zum aufeinanderfolgenden Gießen der Mischungen fähig ist, oder mehrere Mischköpfe mit unabhängigen Manipulatoren können in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden. Mischköpfe mit zwei oder mehreren, bis zu acht, vorzugsweise zwei bis vier, Zusatzstoff- und Polyolmischungsströmen und einem, zwei oder mehreren Isocyanatströmen sind für eine Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren geeignet. Die Geschwindigkeit der Mischköpfe kann während des Gießens der unterschiedlichen Mischungen variiert werden oder die Mischköpfe können selbst für ein kurzes Zeitintervall an irgendeiner Stelle oberhalb der Form angehalten werden, um die Gießzeit in einem bestimmten Bereich der Form zu erhöhen. Werden mehrere Mischköpfe verwendet, kann der Abstand zwischen den Auslassöffnungen und den jeweiligen Bereichen in Abhängigkeit von den Formbedingungen variiert werden.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Mischungen gleichzeitig von wenigstens zwei Mischkopfauslassöffnungen streifenweise entlang verschiedener Linien in die Innenzone der Form gegossen, während die Mischköpfe sich oberhalb und quer durch die Innenzone der Form bewegen. Alternativ dazu kann die Form während des Gießens der flüssigen Mischungen relativ zu der (den) Mischkopfauslassöffnung(en) bewegt werden.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die erste, für die Herstellung der Elastomerschicht entwickelte Elastomerformmischung streifenweise entlang einer Linie parallel zu und nahe der Außenwand der Innenzone der Form in die Form gegossen. Nach der Zufuhr des Formablösemittels in dem Bereich, in dem eine Anhaftung des Elastomers an den Schaum nicht gewünscht ist, wird die schaumerzeugende zweite Mischung streifenweise entlang einer Linie parallel zu und näher an der Außenwand der Form als die Linie zum Gießen der ersten Elastomerformmischung gegossen. Das Zeitintervall zwischen der Zugabe der Mischungen variiert in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren, wie der Reaktivität der Polyole, der Menge der vorliegenden Katalysatoren, der Reaktivität der Polyisocyanatkomponente, etc. und kann leicht durch den Fachmann bestimmt werden. Vorzugsweise beträgt das Zeitintervall zwischen 0,05 Sekunden und 3 Minuten. Mehr bevorzugt beträgt das Zeitintervall von 0,05 Sekunden bis 1 Minute. Am meisten bevorzugt beträgt das Zeitintervall von 0,05 Sekunden bis 30 Sekunden.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die erste Elastomerformmischung aus einer Mischkopfauslassöffnung streifenweise entlang einer Linie parallel zu und nahe der Außenwand einer Form gegossen. Nach der Zufuhr des Formablösemittels in dem Bereich, in dem eine Anhaftung des Elastomers an den Schaum nicht gewünscht ist, wird die schaumerzeugende zweite Mischung aus derselben oder einer unterschiedlichen Mischkopfauslassöffnung streifenweise entlang einer Linie parallel zu, jedoch näher an der Außenwand der Form als die Leitung zum Gießen der ersten Elastomerformmischung gegossen. Die Gießrichtung der schaumerzeugenden zweiten Mischung kann dieselbe Richtung sein, wie die der ersten Elastomerformmischung, oder kann zu der Gießrichtung der ersten Elastomerformmischung entgegengesetzt sein.
Ferner werden die Mischungen in einer weiteren Ausführungsform nacheinander aus wenigstens zwei Mischkopfauslassöffnungen streifenweise entlang unterschiedlicher Linien entlang der Innenzone der Form in die Innenzone gegossen. Üblicherweise werden die Mischköpfe vertikal zu der Horizontalebene gehalten, während die Mischungen in die Form gegossen werden. Die Mischkopfauslassöffnungen können jedoch im Verhältnis zu der Vertikalebene gekippt (geneigt) werden, während die Mischungen in die Form gegossen werden. Die Bewegungsgeschwindigkeit der Mischkopfauslassöffnungen oberhalb der Form oder die Bewegungsgeschwindigkeit der Form zu den Mischköpfen kann zwischen 0,1 und 150, vorzugsweise zwischen 0,5 und 30 m/min variieren.
Die Elastomerformmischung kann der Form entweder durch Gießen oder Spritzen der Mischung zugeführt werden. Solche Verfahren sind im Stand der Technik bekannt. Diese umfassen das Spritzen der Elastomerschicht mit einer Nieder- oder Hochdruck-Zweikomponenten-Spritzmaschine. Die in dem U.S. Patent Nr. 5,071,683, auf dessen Offenbarung hierin Bezug genommen wird, offenbarten luftlosen Zweikomponentensysteme ohne Lösungsmittel können auch verwendet werden. Apparaturen zum Spritzen von Elastomeren sind im Stand der Technik bekannt und solch eine Apparatur ist in "The Process of Spray Polyurea Elastomer Systems", D.J. Primeaux II und K.C. Anglin, Proceedings of the 34^th Annual Polyurethane Technical/Marketing Conference, 21.–24. Oktober 1992, S. 598–600 und in "Reaction Polymers", Wilson F. Gum, Wolfram Riese und Henri Ulrich, Hanser Publishers, New York, 1992 beschrieben.
Die resultierende Elastomerschicht kann eine Dicke zwischen etwa 0,1 und etwa 30 mm, vorzugsweise zwischen 1 und 20 mm, aufweisen. Mehr bevorzugt beträgt die Enddicke der Elastomerschicht zwischen 2 und 10 mm.
Die Elastomerschicht kann unter Verwendung jedes geeigneten Substratelastomers, wie Polyurethan, Polyharnstoff, Polyurethan/Polyharnstoff, Polyacrylate, Polyisopren, Polychloropren, Nitril, Polybutylen, Silicongummis, Blockcopolymere, wie Styrol und Butadien, oder jede Kombination davon, hergestellt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Elastomerschicht ein Polyurethan. Die in den Mischungen zur Herstellung eines Polyurethanelastomers vorliegende Polyol- und Polyisocyanatkomponente kann jedes der unten beschriebenen Polyisocyanate/Polyole sein. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Polyolmischung für die erste Elastomerformmischung kein Wasser, kann jedoch stattdessen ein zusätzliches organisches Treibmittel enthalten. Es ist allgemein wünschenswert, relativ hochmolekulare Basispolyole mit Äquivalenzgewichten von 700 bis 3000, die relativ niedrige Hydroxylzahlen aufweisen, zu verwenden. Der Isocyanatindex liegt im Allgemeinen zwischen 80 und 125, vorzugsweise zwischen 100 und 110. Ein relativ hochmolekulares Basispolyol mit einem Hydroxyläquivalenzgewicht von 300 bis 3000, das eine niedrige Hydroxylzahl aufweist, wird üblicherweise verwendet.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Elastomerschicht ein mikroporöses Elastomer. In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Elastomerschicht ein nicht poröses Elastomer. Vorprodukte zur Verwendung in den Elastomerformmischungen, um solche Elastomerschichten zu erzeugen, sind im Stand der Technik gut bekannt.
Bei einem mikroporösen Elastomer kann entweder die Frothing-Technologie oder ein Treibmittel verwendet werden, um die Dichten zu verringern. Im Falle der Herstellung eines mikroporösen Elastomers unter Verwendung eines Treibmittels ist das bevorzugte Treibmittel ein organisches Treibmittel. Organische Treibmittel umfassen aliphatische Kohlenwasserstoffe mit 1–9 Kohlenstoffatomen und vollständig und teilweise halogenierte aliphatische Kohlenwasserstoffe mit 1–4 Kohlenstoffatomen. Aliphatische Kohlenwasserstoffe umfassen Methan, Ethan, Propan, n-Butan, Isobutan, n-Pentan, Isopentan, Neopentan, Ethanol und Dimethylether. Vollständig und teilweise halogenierte aliphatische Kohlenwasserstoffe umfassen Fluorkohlenstoffe, Chlorkohlenstoffe und Chlorflurokohlenstoffe. Beispiele für Fluorkohlenstoffe umfassen Methylfluorid, Perfluormethan, Ethylfluorid, 1,1-Difluorethan, 1,1,1-Trifluorethan (HFC-143a), 1,1,1,2-Tetrafluorethan (HFC-134a), Pentafluorethan, Difluormethan, Perfluorethan, 2,2-Difluorpropan, 1,1,1-Trifluorpropan, Perfluorpropan, Dichlorpropan, Difluorpropan, Perfluorbutan, Perfluorcyclobutan. Teilweise halogenierte Chlorkohlenstoffe und Chlorfluorkohlenstoffe umfassen Methylchlorid, Methylenchlorid, Ethylchlorid, 1,1,1-Trichlorethan, 1,1-Dichlor-1-fluorethan (FCFC-141b), 1-Chlor-1,1-difluorethan (HCFC-142b), 1,1-Dichlor-2,2,2-trifluorethan (HCHC-123) und 1-Chlor-1,2,2,2-tetrafluorethan (HCFC-124). Vollständig halogenierte Chlorfluorkohlenstoffe umfassen Trichlormonofluormethan (CFC-11), Dichlordifluormethan (CFC-12), Trichlortrifluorethan (CFC-113), 1,1,1-Trifluorethan, Pentafluorethan, Dichlortetrafluorethan (CFC-114), Chlorheptafluorpropan und Dichlorhexafluorpropan. Vorzugsweise ist das zusätzliche organische Treibmittel ein teilweise halogenierter Chlorfluorkohlenstoff. Mischungen aus dem zusätzlichen organischen Treibmittel und Wasser können auch verwendet werden. In diesem Fall muss das Verhältnis von Wasser zu organischem Treibmittel so sein, dass das fertiggestellte Formteil immer noch eine strapazierfähige Außenoberflächenschicht aufweist.
Die Mischung zur Herstellung eines Polyurethanelastomers enthält im Allgemeinen einen Kettenverlängerer. Solche Kettenverlängerer sind in dem U.S. Patent Nr. 5,670,601, auf dessen Offenbarung hierin Bezug genommen wird, offenbart. Die Bezeichnung Formablösemittel, wie hierin verwendet, bezeichnet ein herkömmliches Formablösemittel als auch jedes andere Mittel, das eine Anhaftung des Elastomers an den Schaum verhindert. Beispiele umfassen im Stand der Technik bekannte Antischaummittel, Filmschichten, welche das Anhaften eines Polurethanschaums verhindern, d.h. ein Polyolefin, wie Polyethylen, Polypropylen, etc., als auch Formablösemittel.
Das Formablösemittel wird der Elastomerschicht in den Bereichen zugeführt, in denen ein Anhaften des Elastomers an den Schaum nicht erwünscht ist, bevor die Elastomerschicht vollständig ausgehärtet ist. Die Innenzone 60 ist vorzugsweise bedeckt, um eine Wanderung des Formablösemittels oder eine Fehlzufuhr des Formablösemittels in die Innenzone zu verhindern. Die erfindungsgemäßen Ablösemittel werden in ausreichenden Mengen verwendet, um ein Nicht-Anhaften der Elastomerschicht an die Schaumunterschicht zu bewirken. Üblicherweise reichen solche Mengen von 0,1 bis 15 Gewichtsprozent, vorzugsweise von 0,3 bis 9 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des erzeugten Mehrschicht-Schaumartikels. Nach dem Herausnehmen haftet das Mittel an der Oberfläche der Elastomerschicht an, wodurch es infolge der Entfernung von der Oberfläche der Form an der Elastomerschicht anhaftet.
Herkömmliche, im Stand der Technik bekannte Formablösemittel sind akzeptabel. Solche Mittel umfassen die in den U.S. Patenten Nr. 4,220,727 und 4,111,861, auf die hierin Bezug genommen wird, beschriebenen. Solche Mittel umfassen: (1) Mischungen aus einer aliphatischen oder Arylcarbonsäure und einer polaren Metallverbindung; (2) Carboxyalkylsiloxane; (3) aliphatische Glyoxime und (4) quaternäre Aralkylammoniumsalze. Solche Ablösemittel werden üblicherweise in einem organischen Lösungsmittel oder einer Wasser/Lösungsmittel-Mischung aufgelöst oder dispergiert. Die Gegenwart der polaren Metallverbindung in den aliphatischen oder Arylcarbonsäuren verringert die Störung der Aushärtungsgeschwindigkeit des Polyurethanelastomers. Solch eine Störung ist auf die Reaktion der Fettsäure mit dem in der polyurethanbildenden Reaktionsmischung verwendeten Katalysator zurückzuführen, wodurch die Menge des wirksamen Katalysators in der Mischung verringert wird. Die polare Metallverbindung liegt vorzugsweise in der Form eines relativ preiswerten Salzes (z.B. Natriumcarbonat) vor. Die in (1) verwendbaren Carbonsäuren umfassen lineare Carbonsäuren, wie Octan-, Nonan-, Decan-, Undecan-, Dodecan-, Tridecan-, Tetradecan-, Pentadecan-, Hexadecan-, Heptadecan-, Octadecan-, Nonadecan-, Eicosan-, Heneicosan-, Docosan-, Tricosan-, Tetracosan-, Pentacosan-, Hexacosan-, Heptacosan-, Octacosan-, Nonacosan-, Triacontan-, Hentriacontan-, Dotriacontan-, Tetratriacontan- und Sentatriacontansäure. Zusätzlich kann die Carbonsäure verzweigte Kohlenstoffketten oder überhängende Carboxylgruppen (z.B. Isolaurinsäure oder Isostearinsäure) enthalten. Die polare Metallverbindung enthält einen Metallbestandteil ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Bismut, Blei, Zinn, Natrium, Kalium oder Lithium. Die Metallionen liegen bezogen auf die Gewichtsanteile der eingebrachten Fettsäure in der Urethanmischung in einer geringeren Menge vor. Geeignete Carboxyalkylsiloxane als Formablösemittel sind von der Formel:
wobei R ein monovalenter Kohlenwasserstoffrest ist, R₁ ein divalenter Kohlenwasserstoffrest mit bis zu 18 Kohlenstoffatomen ist, der die Carboxygruppe von dem Siliziumatom durch wenigstens zwei Kohlenstoffatome trennt, x eine ganze Zahl zwischen 30 und 100 ist und y eine ganze Zahl zwischen etwa 5 und etwa 20 ist, mit der Maßgabe, dass die Säurezahl des Siloxans zwischen etwa 50 und etwa 300 liegt. Beispielhaft für R₁ ist jeder monovalente Kohlenwasserstoffrest, wie Alkyl (wie Methyl, Ethyl, n-Pentyl, n-Dodecyl, n-Octadecyl, 2-Ethyl-n-hexyl); Cycloalkyl (wie Cyclobutyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl und dgl.); Aryl (wie Phenyl, Naphthyl, Biphenyl und dgl.); Alkenyl (wie Vinyl, Alkyl, Metallyl, 3-Butenyl und dgl.); Alkaryl (wie Tolyl, Xylyl, 2,4-Diethylphenyl, 4-Dodecylphenyl und dgl.); Aralkyl (wie Phenylethyl und dgl.). Beispielhaft für R₁ sind eine Alkylengruppe, wie Ethylen, Isopropylen, Octadecylen, 2,2,4-Trimethylpentylen; Cyclalkylengruppen, wie Cyclopropylen, Cyclobutylen, Cyclooctylen, 1-Methyl-2-ethylcyclohexylen und dgl.; oder eine Aralkylgruppe, wie Beta-Phenylethylen und dgl.
Typische Beispiele für diese Carboxyalkylsiloxane sind:
Die als Formablösemittel verwendeten aliphatischen Glyoxime umfassen diejenigen der Formel:
wobei R und R¹ die gleichen oder unterschiedlichen Alkyl- oder Alkoxygruppen mit zwischen 1 und etwa 20 Kohlenstoffatomen pro Gruppe sind, und wobei R'' und R''' Wasserstoff oder ein Alkylrest mit zwischen 1 und etwa 15 Kohlenstoffatomen pro Gruppe sind. Typische erfindungsgemäße Glyoxime umfassen Dimethylglyoxim, Diethylglyoxim, Dipropylglyoxim, Dibutylglyoxim, Dipentylglyoxim und Dilaurylglyoxim. Die Aryl-modifizierten aliphatischen quaternären Ammoniumsalze dieser Erfindung enthalten zwischen etwa 15 und etwa 50 Kohlenstoffatome pro Molekül. Übliche Salze der Erfindung umfassen Phenylstearyltrimethylammoniumchlorid, Phenylstearyllauryldimethylammoniumchlorid und Diphenylstearyldimethylammoniumchlorid.
Andere im Stand der Technik bekannte Formablösemittel, wie diejenigen, die in den U.S. Patenten Nrs. 5,182,034; 3,694,530; 3,640,769; 3,624,190; 3,607,397; 3,726,952; 4,024,088; 4,098,731; 4,130,698; 4,201,847 und 3,413,390, auf die hierin Bezug genommen wird, beschrieben sind, können verwendet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Formablösemittel eine Mischung aus synthetischen Kohlenwasserstoffwachsen mit hohen Schmelzpunkten, Schaumstabilisatoren und anderen Zusatzstoffen. Ein besonders bevorzugtes Formablösemittel ist das kommerziell als Kluberpur 41-2013 von der Kluber Chemie KG vertriebene Formablösemittel.
Ein Formablösemittel kann ferner direkt der Form zugeführt werden, um ein Herausnehmen der Schichten ohne Beschädigung des Artikels zu ermöglichen.
Bevor die Elastomerschicht vollständig ausgehärtet ist, wird die schaumerzeugende zweite Mischung in die offene Form gegossen. Das Zeitintervall zwischen dem Spritzen der ersten Mischung und dem Gießen der zweiten Mischung variiert in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren, wie der Reaktivität der Bestandteile in der Mischung, der Menge und der Art des (der) vorliegenden Katalysators (Katalysatoren), etc. Ein geeignetes Zeitintervall kann leicht durch den Fachmann bestimmt werden. Im Allgemeinen liegt das Zeitintervall zwischen 1 Sekunde und 5 Minuten. Vorzugsweise liegt das Zeitintervall von 3 Sekunden bis 3 Minuten. Mehr bevorzugt liegt das Zeitintervall von 5 Sekunden bis 1 Minute. Am meisten bevorzugt liegt das Zeitintervall von 10 Sekunden bis 30 Sekunden.
Die schaumerzeugende zweite Mischung wird allen Bereichen zugeführt, umfassend die erste Elastomerschicht und die den Bereichen, denen das Formablösemittel zugeführt wurde, entsprechenden Schichten. Verfahren zum Gießen der Schaummischung sind dem Fachmann bekannt. Solche Verfahren umfassen das punktweise Gießen an verschiedenen Stellen des zu bedeckenden Bereichs, das streifenweise Gießen oder das spiralförmige Gießen des Schaums in die offene Form. Gemäß einem bevorzugten Verfahren wird die schaumerzeugende zweite Mischung streifenweise entlang einer Linie parallel zu und nahe der Außenwand der Innenzone der Form gegossen. Das Verfahren und die Apparatur, die zum Gießen der schaumerzeugenden zweiten Mischung verwendet werden, sind dem Fachmann bekannt und werden allgemein in "Flexible Polyurethanes Foams Chemistry and Technology" von George Woods, Applied Science Publishers, London and New Jersey, 1982, S. 150–172 beschrieben und sind in der EP-Veröffentlichung 251 659, auf deren Offenbarung hier Bezug genommen wird, offenbart. Die schaumerzeugende zweite Mischung kann auch durch streifenweise Zugabe der Mischung, wie in WO 98/25748, auf dessen Offenbarung hierin Bezug genommen wird, beschrieben, in die offene Form gegossen werden. Nach dem Gießen der schaumerzeugenden zweiten Mischung in die Form wird die Form verschlossen und den Inhaltsstoffen wird es ermöglicht, sich auszudehnen. Nach dem Aushärten wird der formgepresste Artikel auf die herkömmliche Art und Weise entnommen.
In einer anderen Ausführungsform, insbesondere wenn die Mischungen streifenweise zugeführt werden, wird die schaumerzeugende zweite Mischung an eine Stelle auf die Bodenfläche der Form gegossen, die durch die erste Elastomerformmischung nicht benetzt wurde. Dieses Verfahren erzeugt einen laminaren Fluss der schaumerzeugenden zweiten Mischung auf der Oberfläche der ersten Elastomerformmischung.
Die Bezeichnung streifenweises Gießen, wie hierin verwendet, bedeutet, dass eine Mischung an mehr als einer Sollstelle in die Form gegossen wird und es der Mischung dann ermöglicht wird, durch die Form zu fließen. So können die Mischungen in Linien gegossen werden, in Zickzack-Mustern gegossen werden, an oder nahe dem oberen Ende einer geneigten Form gegossen werden, wobei es ihnen ermöglicht wird, über die Form abwärts zu fließen, an mehreren Stellen zugegossen werden, etc. Die Mischungen können auch in eine ebene Form gegossen werden.
Das streifenweise Gießen der Mischungen ermöglicht ein längeres Zeitintervall zwischen dem Gießen der beiden Mischungen als das stationäre (an einer Stelle) Gießen und erzeugt das Fließen der zweiten flüssigen Schaummischung auf der Oberfläche der ersten flüssigen Mischung. So kann das Zweistufengießsystem an eine Zweihärteschäumapparatur mit lediglich einem Mischkopf angepasst werden.
Das streifenweise Zweistufengießen der Mischungen, entweder aus einer einzigen Auslassöffnung oder aus zwei Auslassöffnungen, ermöglicht längere Gießzeiten für die eine Mischung als für die andere Mischung. Dies ermöglicht eine Kontrolle der relativen Dicke beider Schichten. Die Dicke der Elastomerschicht wird üblicherweise so gewählt, dass ein Artikel mit einer strapazierfähigen Schicht bereitgestellt wird, während der Komfort der weicheren Unterschicht beibehalten wird.
Bei der Herstellung von Sitzen für Transportfahrzeuge liegt die Dicke der schaumerzeugenden zweiten Mischung, wenn diese ausgehärtet ist, zwischen etwa 1 und etwa 250 mm, vorzugsweise von etwa 35 bis etwa 100 mm.
Die schaumerzeugende zweite Mischung ist vorzugsweise eine Mischung, die einen Polyurethanschaum erzeugt. Jede Art von flexiblen Polyurethanschaummischungen, vorzugsweise flexibler HR-Schaum, kann verwendet werden, obwohl Warmform- und/oder halbstarre und/oder starre Schaummischungen ebenfalls verwendet werden können. Polyurethanschäume sind im Stand der Technik gut bekannt und umfassen das durch Mischen eines polyfunktionellen Isocyanats mit einer polyfunktionellen, aktiven Wasserstoff enthaltenden Verbindung (z.B. einem Polyetherpolyol) in Gegenwart eines Treibmittels und anderen herkömmlichen Mitteln und Umsetzen unter im Stand der Technik bekannten Standardbedingungen erhaltene Produkt.
Eine polyfunktionelle, aktiven Wasserstoff enthaltende Verbindung umfasst Verbindungen mit wenigstens zwei Hydroxyl-, primären oder sekundären Amin-, primären, sekundären oder tertiären Carbonsäure- oder Thiolgruppen pro Molekül. Die Bezeichnung Polyurethan, wie hierin verwendet, umfasst somit Polymere mit Bindungen, wie Polyurethan, Polyharnstoff, etc., und Mischungen davon.
Verbindungen mit wenigsten zwei Hydroxylgruppen pro Molekül sind aufgrund ihrer Reaktivität gegenüber Polyisocyanaten besonders bevorzugt als schaumerzeugende zweite Mischung. Solche Mischungen werden in dem Mischkopf erzeugt und dann durch die Auslassöffnung in die offene Form gegossen, bevor die Mischung mit dem Aufgehen begonnen hat, d.h. während die Schaummischung immer noch einen im Wesentlichen flüssigen Zustand aufweist.
Die bevorzugte, in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendbare schaumerzeugende zweite Mischung ist diejenige, die einen flexiblen Polyurethanschaum, besonders bevorzugt flexible HR (hohe Elastizität)-Schäume, erzeugt. In solch einem Fall werden mehrere Ströme dem Mischkopf zugeführt; ein Strom umfassend ein formuliertes Polyol, d.h. einige oder alle Polyole, Polymerpolyole, Treibmittel, Katalysatoren, Silicon-Tenside, Treibmittel und andere Zusatzstoffe; die anderen Ströme, umfassend das Polyisocyanat. In anderen Fällen werden mehrere Ströme umfassend einzelne Bestandteile der Schaummischung oder Kombinationen aus Bestandteilen der Mischung, dem Mischkopf zugeführt.
Jedes bekannte Polyetherpolyol, jeder bekannte Polyester, jede bekannte Mischung aus Polyetherpolyolen, jedes bekannte Copolymerpolyol (wie z.B. SAN, PHD, PIPA), jede bekannte Mischung aus Copolymerpolyolen, jede bekannte Mischung aus Polyolen mit Copolymerpolyolen kann in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden.
Bei der Herstellung eines flexiblen Schaums werden üblicherweise Polyole mit einer Funktionalität von 2 bis 5, vorzugsweise 2 bis 4, und einer Hydroxylzahl von 20–1000, vorzugsweise 20 bis 700, verwendet. Bei Anwendungen, bei denen eine der Mischungen zur Herstellung eines starren Schaum ist, weisen die Polyole eine Funktionalität von 2 bis 8, vorzugsweise 3, und eine Hydroxylzahl von 200 bis 1200, vorzugsweise 300 bis 800, auf.
Die Polyole werden durch Oxyalkylierung (Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid und dgl.) eines polyfunktionellen Initiators hergestellt. Die Initiatoren für die Herstellung von Polyolen weisen im Allgemeinen 2 bis 8 funktionelle Gruppen auf, die mit dem Oxid reagieren. Beispiele für geeignete Initiatormoleküle sind Wasser, organische Dicarbonsäuren, wie Succinsäure, Adipinsäure, Phthalsäure und Terephthalsäure, und mehrwertige, insbesondere zweiwertige bis achtwertige Alkohole oder Dialkylenglykole, wie beispielsweise Ethandiol, 1,2- und 1,3-Propandiol, Diethylenglykol, Dipropylenglykol, 1,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol, Glycerol, Trimethylolpropan, Pentaerythritol, Sorbitol und Sucrose oder Mischungen davon. Andere Initiatoren umfassen lineare und cyclische Verbindungen, die eine Aminogruppe enthalten, wie Diethanolamin, Triethanolamin und verschiedene Isomere von Toluoldiamin.
Sowohl für kalthärtende als auch für heißhärtende Schäume können die Polyole in Verbindung mit anderen Polyolen verwendet werden, um das Lastaufnahmevermögen zu verändern. Insbesondere kann das formulierte Polyol Polymerpolyole enthalten, die wiederum feinverteiltes oder gepfropftes organisches oder anorganisches Material, um das Lastaufnahmevermögen zu verbessern, enthalten. Beispiele solcher Polymerpolyole sind durch Polymerisation von ethylenisch ungesättigten Monomeren, z.B. Acrylonitril und/oder Styrol, hergestellte Pfropfpolymerpolyole oder die sogenannten PHD- oder PIPA-Dispersionspolymerpolyole. Das Polyetherpolyol, in dem die Polymerisation stattfindet, weist vorzugsweise die oben im Fall der Polyole für den HR-Schaum genannten Merkmale auf.
Jedes bekannte organische Polyisocyanat kann verwendet werden. Diese Polyisocyanate umfassen diejenigen, die wenigstens etwa zwei Isocyanatgruppen pro Molekül enthalten, vorzugsweise diejenigen, die durchschnittlich von etwa 2,0 bis etwa 3,0 Isocyanatgruppen pro Molekül enthalten. Die Polyisocyanate können aromatische und/oder aliphatische Polyisocyanate sein und umfassen die Toluoldiisocyanate, insbesondere Mischungen aus den 2,4- und 2,6-Isomeren, wie diejenigen, die 65% des 2,4-Isomers und 35% des 2,6-Isomers (TDI 65/35) enthalten, und diejenigen, die 80% des 2,4-Isomers und 20% des 2,6-Isomers (TDI 80/20) enthalten; und Polyisocyanatmischungen umfassend 2,4'- oder 4,4'-Methylendiphenylisocyanat (MDI); Hexamethylendiisocyanat (HMDI); polymeres MDI; und Isocyanat-terminierte Präpolymere davon. Mischungen aus zwei oder mehreren Polyisocyanaten können auch in dem erfindungsgemäßen Verfahren auch verwendet werden.
Die organischen Polyisocyanate und die Isocyanat-reaktiven Verbindungen werden in solchen Mengen umgesetzt, dass der Isocyanatindex, der definiert ist als die Zahl oder Äquivalente von NCO-Gruppen dividiert durch die Gesamtzahl von Isocyanat-reaktiven Wasserstoffatomäquivalenten multipliziert mit 100, im Allgemeinen zwischen 50 und 120 und bevorzugt zwischen 75 und 110 liegt.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird vorzugsweise Wasser in der schaumerzeugenden zweiten Mischung als Treibmittel in einer Menge von 0,5 bis 10, vorzugsweise von 2 bis 6 Anteilen pro einhundert Anteile des Polyols verwendet. Zusätzliche Treibmittel, wie Carbonsäuren oder organische oder anorganische Verbindungen, die durch Umsetzung mit dem Polyisocyanat oder durch Einwirkung von Hitze Gas freisetzen, und inerte Gase, wie Kohlendioxid, können ebenfalls verwendet werden. Obwohl dies nicht bevorzugt ist, können organische Treibmittel in die schaumerzeugende zweite Mischung eingebracht werden.
Die erste Elastomermischung und die zweite schaumerzeugende Mischung können auch einen Teil des Polyisocyanats und Polyols als Präpolymer enthalten, das durch die Umsetzung eines Überschusses des Polyisocyanats mit dem Polyol, um ein Isocyanat-terminiertes Präpolymer zu bilden, hergestellt wird. Die Herstellung der Präpolymere liegt im Können des Fachmanns.
Zusätzlich zu den oben genannten Polyisocyanat- und Polyolbestandteilen enthalten die erste Elastomermischung und die schaumbildende zweite Mischung im Allgemeinen einen Katalysator. Jeder bekannte, für die Herstellung von Polyurethan verwendete Katalysator, wie beispielsweise Amino- und Metallsalze, kann allein oder in Kombination verwendet werden. Die Katalysatoren werden üblicherweise in Mengen von zwischen 0,002 und 10 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmenge des Polyols, verwendet.
Die schaumerzeugende zweite Mischung enthält üblicherweise ein Vernetzungsmittel. Beispiele für Vernetzungsmittel umfassen Glycerin, Diethanolamin (DEOA) und Triethanolamin (TEOA). Das Vernetzungsmittel wird in einer dem Fachmann auf dem Gebiet der Polyurethane bekannten Menge verwendet.
Die Schaumschicht kann ferner ein Mehrschichtschaum mit zwei oder mehreren Schäumen unterschiedlicher Härte, wie in der EP-Veröffentlichung 251 659 und in WO 98/25748 offenbart, sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in Verbindung mit anderen Techniken zur Herstellung von formgepressten Schaumartikeln verwendet werden. Eine solche Technik ist die Verwendung von IMC-Beschichtungen. Solch ein Verfahren ist dem Fachmann bekannt und umfasst im Allgemeinen das Ausspritzen des Formhohlraums mit der IMC-Beschichtung vor dem Spritzen der Elastomermischung. Die Beschichtung bildet eine dünne Klebschicht auf der Oberfläche des Elastomers. Solche Beschichtungen sind kommerziell erhältlich, wie beispielsweise die Bomix-Produkte erhältlich von Ernst Böttler KG, Bomix-Chemie GmbH & Co. Die Verwendung der IMC-Beschichtungen sorgt für Farbe und auch für einen Schutz des Endprodukts vor ultravioletter Strahlung und demzufolge enthalten die IMC-Beschichtungen üblicherweise ein Färbemittel, ein UV-absorbierendes oder UV-stabilisierendes Material. Alternativ dazu kann der Artikel auch mit einer UV-beständigen Beschichtung nachgestrichen werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch Mehrschicht-Schaumartikel, die drei oder mehrere Schichten unterschiedlicher Härte und/oder Dichte als schaumerzeugende zweite Mischung enthalten. Solche Schaumartikel werden durch aufeinanderfolgendes Gießen der Schaummischungen, die einen weicheren Schaum und/oder einen Schaum geringerer Dichte erzeugen, in die Form hergestellt. Eine schaumerzeugende zweite Mischung kann beispielsweise gefolgt von einem viskoelastischen Schaum und einer dritten Zusammensetzung, die einen flexiblen Schaum erzeugt, eingebracht werden. Verfahren zur Herstellung von Mehrschicht-Schäumen mit unterschiedlicher Dichte oder Härte sind beispielsweise in den EP-Veröffentlichungen 251 659; 393 829; 472 574; und 782 969; und in den U.S. Patenten Nrs. 4,190,697 und 4,726,086 offenbart.
Solch ein Verfahren würde (a) das Gießen einer ersten zur Herstellung einer Elastomerschicht entwickelten Elastomerformmischung aus einer Mischkopfauslassöffnung in die Form, und bevor die Elastomerschicht ausgehärtet ist (b) das Einbringen des Formlösemittels auf die Elastomerschicht in den Bereichen, in denen eine Anhaftung des Elastomers an den Schaum nicht gewünscht ist; (c) das Gießen der schaumerzeugenden zweiten Mischung aus derselben oder einer unterschiedlichen Mischkopfauslassöffnung und das Ausbreiten der schaumerzeugenden zweiten Mischung auf der Oberfläche der Elastomerschicht, und vor dem vollständigen Aushärten der ersten Elastomerschicht und der schaumerzeugenden zweiten Mischung; (d) das Gießen einer zur Herstellung eines Schaums mit einer unterschiedlichen Dichte und/oder Härte als der Schaum aus (c) entwickelten Mischung aus derselben oder einer unterschiedlichen Mischkopfauslassöffnung in die Form und das Ausbreiten der dritten flüssigen Schaummischung auf der Oberfläche der schaumerzeugenden zweiten Mischung umfassen.
Veränderungen der oben offenbarten Verfahren sind für den Fachmann offensichtlich. Beispielsweise kann ein Sitz durch ein Verfahren, umfassend das Ausspritzen des vollständigen Hohlraums einer offenen Form mit einer ersten Elastomerformmischung, um ein Elastomer zu bilden, gefolgt von dem Gießen einer zusätzlichen Elastomermischung in die Form und vor dem vollständigen Aushärten der Elastomerschicht und nach der Anwendung des Ablösemittels in dem Bereich, in dem ein Anhaften des Elastomers an den Schaum nicht gewünscht ist, das Gießen der schaumerzeugenden zweiten Mischung in die Form, hergestellt werden. Auf eine ähnliche Art und Weise kann der Konturbereich der Form, d.h. zur Herstellung von Seitenrollen, mit einer Elastomermischung ausgespritzt werden, die sich von der zum Ausspritzen der Innenzone verwendeten Mischung unterscheidet. Alternativ dazu kann die Menge der auf die verschiedenen Oberflächen der Form aufgespritzten/aufgegossenen Elastomerformmischung variiert werden, um die Dicke der resultierenden Elastomerschicht zu variieren und demzufolge die physikalischen Eigenschaften der verschiedenen Bereiche des Endformartikels zu verändern.
Werden UV-beständige Artikel benötigt, kann eine UV-beständige Beschichtung unterschiedlicher Farbe als erste Schicht verwendet werden. In diesem Fall würde ein Dreischichtartikel hergestellt werden. Die Spritzanwendung ist die bevorzugte Technik für die UV-beständige Beschichtung. In dem oben beschriebenen Verfahren wird die aufgeführte UV-Beschichtung unterschiedlicher Farbe in die Form gespritzt. Dann wird die erste Elastomerformmischung in die offene Form gespritzt. Die UV-beständige Beschichtung schützt die erste Elastomerschicht vor Farbveränderungen oder vor einem Abbau. Die erste Elastomerschicht kann Bestandteile in der Mischung enthalten, um den Artikel vor Farbveränderungen oder einem Abbau zu schützen. In diesem Fall ist die UV-beständige Beschichtung nicht notwendig.
Andere bekannte Zusatzstoffe, wie beispielsweise Silicon-Tenside, Pigmente, Füllstoffe, Flammschutzmittel und Plastifizierungsmittel, können in dem erfindungsgemäßen Verfahren ebenfalls verwendet werden. Diese Zusatzstoffe werden in dem Fachmann auf dem Gebiet der Polyurethane bekannten Mengen verwendet.
Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Polyurethanmischungen sind vorzugsweise so ausgewählt, dass sie sich in ihrer Härte (Lastaufnahmevermögen) voneinander unterscheiden. Es ist ferner bevorzugt, dass solche Mischungen sich aufgrund ihres Gehalts von einem oder mehreren der Folgenden in der Härte unterscheiden: (a) Polyole, (b) Polyisocyanate mit einer Funktionalität von größer als zwei, d.h. mit mehr als zwei Isocyanatgruppen pro Molekül, (c) eine aktiven Wasserstoff enthaltende Verbindung, die ein Kettenverlängerungs- oder Vernetzungsmittel ist, und, falls verwendet, (d) ein Treibmittel.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch dazu verwendet werden, einen starren oder halb-starren Schaum hinter der ersten Elastomerschicht zu bedecken. Wird die erste Elastomerschicht verwendet, um einen starren oder halb-starren Schaum zu bedecken, sind solche Artikel für Anwendungen in der Schall- und/oder Wärmeisolierung und/oder in anderen Energietechnikbereichen anwendbar. Die Temperatur der flüssigen Mischungen (Polyol- und Polyisocyanatbestandteile) kann zwischen 10°C und 80°C, vorzugsweise zwischen 15°C und 35°C, variieren.
Während des Gießvorgangs werden die Formen bei einer Temperatur im Bereich zwischen 20°C und 80°C, vorzugsweise zwischen 35°C und 75°C, gehalten.
Die formgepressten Polyurethanartikel werden vor dem Herausnehmen bei einer Temperatur zwischen Raumtemperatur und 250°C üblicherweise für eine Zeitdauer zwischen 2 und 20 Minuten ausgehärtet.
Die folgenden Beispiele dienen der Illustration der Erfindung und sollen in keiner Weise beschränkend ausgelegt werden. Falls nicht anders angegeben, sind alle Teile und Prozentanteile Gewichtsteile und Gewichtsprozentanteile.
Die folgenden Bezeichnungen, Symbole, Begriffe und Abkürzungen werden in den unten stehenden Beispielen verwendet:
CP-6001 ist ein Glycerin-initiiertes Polyol mit einem Molekulargewicht von etwa 6000, das von The Dow Chemical Company unter der Marke VORANOL CP 6001 erhältlich ist.
Voranol-CP-4702 ist ein Glycerin-initiiertes Polyol mit einem Molekulargewicht von 5000, das durch The Dow Chemical Company vertrieben wird.
Kluber 41-2103 ist ein Formablösemittel, das durch Kluber Chemie KG vertrieben wird.
Voranol 4053 ist ein Zellöffner, der durch The Dow Chemical Company vertrieben wird.
DEOA ist Diethanolamin.
Dabco 33LV ist eine 33 prozentige Lösung von Triethylendiamin in Dipropylenglykol, die durch Air Products and Chemical Inc. unter der Marke DABCO 33LV vertrieben wird.
Dabco T12 ist Dibutylzinndilaurat, das durch Air Products and Chemicals, Inc. unter der Marke DABCO T12 vertrieben wird.
Niax A-1 ist eine 70 prozentige Lösung von Bis(dimethylaminoethyl)ether in Dipropylenglykol, die durch CK Witco unter der Marke NIAX A-1 vertrieben wird.
Silicone Tegostab B 8715 ist ein Silicon-Tensid, das durch Th. Goldschmidt AG vertrieben wird.
Additive DT ist ein substituiertes aromatisches Diamin und ist von der Bayer AG unter der Marke Haeter DT erhältlich.
NC-700 ist ein reaktives High-Solids-Copolymerpolyol, das durch The Dow Chemical Company unter der Marke SPECFLEX NC 700 vertrieben wird.
NC 632 ist ein Ethylenoxid-gekapptes Polyol mit einem Hydroxyläquivalenzgewicht von etwa 1750, einem Hydroxylzahlenbereich von 30,5–34,5. NC 632 ist von The Dow Chemical Company unter der Marke SPECFLEX NC 632 erhältlich.
NE 181 ist ein Methylendiphenyl/Diisocyanat-basiertes Präpolymer mit einem freien Isocyanatgehalt von 30%, das von The Dow Chemical Company unter der Marke SPECFLEX NE 181 erhältlich ist.
Das folgende Beispiel veranschaulicht die Durchführung der vorliegenden Erfindung an einer bevorzugten Ausführungsform. Andere Ausführungsformen innerhalb des Umfangs der Ansprüche sind für den Fachmann unter Berücksichtigung der Beschreibung und der hierin offenbarten Durchführung der Erfindung offensichtlich. Die Beschreibung soll zusammen mit den Beispielen lediglich als beispielhaft betrachtet werden, wobei der Umfang und Sinn der Erfindung durch die folgenden Ansprüche angegeben wird. Alle Anteile sind Gewichtsanteile, falls dies nicht anders angegeben ist.
BEISPIEL
Formtyp: Alicante-Prototyp-Polsterung. (Aluminium). Formtemperatur: 65°C.
Schritt 1)
Das Formablösemittel Kluber 41-2013 wurde in den gesamten Hohlraum der Form gespritzt.
Schritt 2)
Eine graue-anthrazite Zweikomponenten-Polyurethan-IMC-Beschichtung von der Bomix-Chemie GmbH & Co (hergestellt aus Bomix 1053/77 und Härtungsmittel 66/111 in einem Verhältnis von 100:20) wurde dem gesamten Hohlraum der Form zugeführt.
Schritt 3)

Eine Elastomermischung wurde unter Verwendung einer Niederdruck-Unipre M 12-Maschine in den gesamten Hohlraum der Form gespritzt. Die Polyol- und Isocyanat-Tanks wurden beide auf 40°C erhitzt. Der Ausfluss betrug 0,79 Liter/min. Das Polyol/Iso-Verhältnis betrug 100:45 bei einem Index von 90. Die Zusammensetzung der Elastomermischung ist unten angegeben:

Formulierte Polyolzusammensetzung:	Gew.-%
VORANOL CP 4702	67,12
SPECFLEX NC 700	25,65
DETDA	6,50
Dabco 33LV	0,18
Dabco T12	0,075
Additive DT (von Bayer)	1,0
Isocyanat-MDI-Präpolymer 208/121/01 (% FNCO von 9,88%)	45 (bei einem Index von 90)

Schritt 4)
Zwei Minuten nach dem Aufspritzen der Elastomerschicht wurde der durch A-A' und B-B' abgegrenzte zentrale Bereich der Formpolsterung durch Lagerung eines Kartons mit derselben Form auf dessen Oberfläche geschützt. Dann wurde das Formablösemittel Kluber 41-2013 zugeführt, diesmal jedoch nur auf den Seitenrollen.
Schritt 5)

Der Schutzkarton wurde von dem zentralen Bereich der Polsterung entfernt und ein flexibler MDI-Schaum wurde unter Verwendung einer Krauss Maffei RIMSTAR 40-Hochdruckmaschine in den gesamten Hohlraum der Form gegossen. Die Mischkopfauslassöffnung war auf einem 5-Achsen-ASEA 90-Roboter montiert. Die Zusammensetzung der geformten flexiblen Schaummischung war wie folgt:

Weiches formuliertes Polyol	Gew.-%
VORANOL CP 6001	49,5
VORANOL 4053	1,0
SECFLEX NC 632	49,5
Wasser	3,71
DEOA 85%	0,59
Niax A-1	0,15
Dabco 33LV	0,40
Silicone Tegostab B 8715	0,50
Isocyanat-MDI-Präpolymer SPECFLEX NE 181	62,1 (bei einem Index von 90)

Nach dem Gießen des MDI-Schaums wurde die Form verschlossen und nach 2 Minuten 30 Sekunden wurde das Teil herausgenommen und gebrochen. Die resultierende Autositzpolsterung weist eine zentrale Sitzzone (abgegrenzt durch A-A' und B-B') auf, die eine gute Haftung zwischen der IMC-Beschichtungsschicht und der gespritzten Elastomerschicht, jedoch auch zwischen der Letzteren und dem flexiblen MDI-Schaum aufweist. Im Gegensatz dazu und aufgrund des in Schritt 4 verwendeten Ablösemittels zeigen die Seitenrollen (erhöhte Abstützung) eine gute Haftung zwischen der IMC-Beschichtungsschicht und der gespritzten Elastomerschicht auf, jedoch besteht hier keine Haftung zwischen der gespritzten Elastomerschicht und dem darauf gegossenen flexiblen Schaum. Dieses Phänomen erzeugt Luftzonen zwischen der gespritzten Elastomerschicht und dem darunter liegenden flexiblen Schaum. Als Ergebnis davon fühlen sich die Seitenrollen weicher an als der zentrale Bereich der Polsterung, wenn man mit der Hand darüber fährt.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Mehrschicht-Schaumartikels, umfassend: (a) Gießen einer ersten Elastomerformmischung in eine Form, um eine erste Elastomerschicht zu erzeugen; (b) Aufbringen eines Ablösemittels auf die erste Elastomerschicht; (c) bevor die erste flüssige Elastomerformmischung vollständig ausgehärtet ist, Gießen einer schaumerzeugenden zweiten Mischung auf das Ablösemittel; und (d) nachdem die erste Elastomerformmischung und die schaumerzeugende zweite Mischung ausgehärtet sind, Entformen des resultierenden Produkts, – wobei das Ablösemittel in einer ausreichenden Menge aufgebracht wird, um ein Anhaften der schaumerzeugenden zweiten Mischung im ausgehärteten Zustand an der ausgehärteten ersten Elastomerschicht zu verhindern.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Elastomerschicht ein Polyurethan, Polyharnstoff, Polyacrylat, Polyisopren, Poylchloropren, Nitril, Polybutylen, Silicongummi, ein Blockcopolymer von Styrol und Butadien, oder eine Kombination daraus ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die erste Elastomerschicht ein Polyurethan ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die erste Elastomerschicht mikrozellular ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die schaumerzeugende zweite Mischung ein Isocyanat und eine wasserstoffaktive Verbindung ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Isocyanat ein aromatisches Isocyanat ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ablösemittel ein Formablösemittel auf Wachsbasis ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei vor dem Schritt (a) eine Innenformbeschichtung auf die Form aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Innenformbeschichtung ein Färbemittel oder ein UV-absorbierendes oder stabilisierendes Material enthält.
Sitz, hergestellt durch das Verfahren nach Anspruch 1.
Sitz nach Anspruch 10, der einen Rückenbereich und einen Sitzbereich aufweist.
Sitz nach Anspruch 10, der ein Automobilsitz mit einer Seitenabstützung ist.
Verfahren zur Herstellung eines Mehrschichtsitzes mit wenigstens einer erhöhten Umfangsabstützung und einer Innenzone, umfassend: (a) Gießen einer ersten Elastomerformmischung in eine Form mit Bereichen, die die Innenzone und die wenigstens eine erhöhte Umfangsabstützung für den resultierenden Sitz definieren, und Formen einer Elastomerschicht; (b) Aufbringen eines Ablösemittels auf die Elastomerschicht in den Bereichen, die der erhöhten Umfangsabstützung entsprechen; (c) Aufbringen einer schaumerzeugenden zweiten Mischung auf die Elastomerschicht der Innenzone aus Schritt (a) und das Formablösemittel aus Schritt (b) bevor die erste Elastomerformmischung aushärtet; und (d) nachdem die erste Elastomerformmischung und die schaumerzeugende zweite Mischung aushärten, Entformen des Sitzes, – wobei das Ablösemittel in einer ausreichenden Menge aufgebracht wird, um ein Anhaften der schaumerzeugenden zweiten Mischung an die erste Elastomerformmischung zu verhindern.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die erste flüssige Elastomerformmischung und die schaumerzeugende zweite Mischung Schichten unterschiedlicher Härte ergeben.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die schaumerzeugende zweite Mischung streifenweise über die Innenzone gegossen wird.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei vor dem Schritt (a) eine Innenformbeschichtung auf die Form aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Innenformbeschichtung ein Färbemittel oder stabilisierendes Material enthält.
Sitz, hergestellt durch das Verfahren nach Anspruch 13.
Sitz nach Anspruch 18, wobei die Elastomerschicht eine Dicke von 0,1 bis 30 mm hat.
Sitzelement nach Anspruch 18, wobei die aus der schaumerzeugenden zweiten Mischung resultierende ausgehärtete Schicht eine Gesamtdichte von 15 bis 80 kg/m³ hat.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Elastomerschicht Polyurethan, Polyharnstoff, Polyacrylat, Polyisopren, Poylchloropren, Nitril, Polybutylen, Silicongummi, ein Blockcopolymer von Styrol und Butadien, oder eine Kombination daraus ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Ablösemittel ein Formablösemittel auf Wachsbasis ist.
Mehrschicht-Sitzelement mit einer erhöhten Abstützung, umfassend eine externe Elastomerschicht und eine interne flexible Schaumschicht mit einer Ablösebeschichtung zwischen der Elastomer- und der flexiblen Schaumschicht in einer ausreichenden Menge, um zu verhindern, dass die Elastomerschicht an der flexiblen Schaumschicht anhaftet.
Sitzelement nach Anspruch 23, das ein Sitz für ein Transportfahrzeug ist.