DE6920236U - Poroeser gegenstand - Google Patents

Description

Dia Itafötfiftv ' betrifft ein Verfahren zur H_eratellung von Polyurethan-Schaumstoff produkt en durch Verdichtung des Schaumstoffs »wahrend seiner Bildung an einem Zeitpunkt nach seines Soh- bzw. Feuchtpunkt und vor seiner vollständigen Polymerisation das nach diesem Verfahren hergestellte verbesserte

Auf den Gebiet der Heretellxmg von Polyurethan-Schaumetoffea ist ö3 bekannt,
/einen Körper aus vollständig ausgehärtetem bzw· vernetzten* Polyurethan-Schaumstoff in getrennten Arbeitsgängen zu erwärmen, unmittelbar darauf den derart erwärmten Schaumstoff j zwischen erwänfcten Platten auf einen Bruchteil seiner ur- ' sprünglichen unbelasteten Dicke zu verdichten und anschließend den Schaumstoff im /erdichteten Zustand aushärten zu lassen· Das auf diese Weise verdichtete, ausgehärtete Polyurethan-Schaumstoffprodukt behält seine Konsistena als zellförmiger j Stoff und eignet sich für Isolierzwecke, speziell Schalliso- [ lierung,. und als Schwingungs-Dämpfmittel. Die beim herkömmlichen Verfahren zur Ermöglichung der Aushärtung des Schaumstoffs im verdichteten Zustand erforderliche Erwärmung karja zur Zerstörung einer beträchtlichen Anzahl der Polyurethan-Bindungen und -Querbindungen führen ₉ die im ursprünglichen

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ausgehärteten bzw. vernetzten Polyurethan-Schaumstoffprodukt vorhanden sind. Obgleich diese Depolymerisation reversibÜ ist und während des Aushärtens des Schaumstoffs im verdichteten

Zustand neue Polyurethan-Bindungen und -Querbindungen gebildet werden, ist die Rückfonaung unvollständig und bewiafö das Fixierverfahren eine beträchtliche Verschlechterung der physikalischen Eigenschaften des verdichteten Schaumstoffprodukts. Es ist bereits vorgeschlagen worden, das vorstehend beschriebene Verfahren kontinuierlich durchzuführen, doch vnirdaidie üssasasäfflMiMi wegen des langsamen Verfahrensablaufs erforderlichen großen öfen dieses Verfahren unwirtschaftlich machen. Außerdem könnte durch ein solches kontinuierliches Verfahren nicht die vorgenannte Verschlechterung der Schaumstoff-Eigenschaften beim Erwärmen vermieden werden. Ein besonderer Nachteil der nach dem vorstehend beschriebenen herkömmlichen Verfahren hergestellten verdichtsten Polyurethan-Schaumstoffe ist die begrenzte Zugfestigkeit in Richtung der Z-Aehse, d.h. die Zugfestigkeit gemessen in Richtung der Dicke des Schaumstoffs. Zugfestigkeit in Richtung der Z-Achse ist eine bedeutsame Eigenschaft von Schaumstoff, beispielsweise im Hinblick auf die Verwendbarkeit des verdichteten Polyurethan-Schaumstoffs als Stütz- bzw. TJnterlagemittel für wandaontierte Instrumente. Beispielsweise könnte ein Thermometer oder ein Barometer an seiner Rückseite mit einer Pläche einer Lage aus verdichtetem Polyurethan-Schaumstoff verklebt werden. Die andere Fläche der Schaumstofflage könnte dann mit einem druckempfindlichen Xlebmittel beschichtet werden, das von einem Trennmaterial bedeckt ist. D_erartige Instrumente lassen sich ohne weiteres nontieren,

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indem das Trennmaterial entfernt und der druckempfindliche Klebmittelüberzug gegen eine T/andflache angedrückt wird. Das Gewicht des Instruments ist bestrebt, die einander gegenüberliegenden Flächen des Schaumstoffs voneinander zu trennen, wenn eine gute Klebverbindung hergestellt worden ist» Die Fähigkeit des Schaum-Stoffs, dieser Trennkraft zu widerstehen, ist ein Maß für seine Zugfestigkeit in Richtung der Z-Achse; die herkömmlichen verdichteten Schaumstoffe waren für diesen Zweck ungeeignet.

Das ttCOtohingsgemaBe Verfahren vermeidet die Nachteile des vorstehend beschriebenen herkömmlichen Verfahrens durch Ermögli— chvng seiner Irr"**- kontinuierlichen Durchführung mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit und ist beim Polymerisations= und Blähvorgang anwendbar, während welchem der Polyurethan-Schaumstoff anfänglich gebildet wird, unter Lieferung eines Endprodukts mit wesentlich verbesserten physikalischen Eigenschaften gegenüber vergleichbaren Schaumstoffen, die durch Verdichtung L und Verfestigung nach dem Aushärten hergestellt worden sind. _t Γ

vieut^ftingsgemäß erhaltene E_rzeugnis ist ein verdichtetes, zellförmiges Polyurethan-Schaumstoffgebilde mit wesentlich verbesserten physikalischen Eigenschaften im Vergleich zu nach aem Aushärten verdichtetem Polyurethan-Schaumstoff der vorstehend beschriebenen Art und insbesondere verbesserter Zugfestigkeit in Richtung der Z-Achse _t verbesserter Scherfestigkeit, verbesserter Reißfestigkeit und verbesserter Zugfestigkeit in Kaschinen-Lauf richtung ·

Each dem ntütitlungsgemäßen Verfahren kann eine Vielzahl von

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einzigartigen porösen ?_rodukten mit "bedeutsamer und wertvoller wirtschaftlicher Anwendbarkeit, beispielsweise als Tj₃der-E_rsatzstoffe, hergestellt -werden. Bas wmSmmiäxsie&sarsSSt** Yerfahren ist außerdem vorteilhaft auf die Herstellung von verdichteten Polyurethan-Schaumstoffen anwendbar, die mit verschiedenartigen Unterlagen und Überzügen geschichtet sind, wobei der Schaumstoff zweckmäßig und wirtschaftlich durch eine Vielfalt von faserigen, teilchenförmigen oder bahnartigen Materialien verstärkt werden kann.

Bei diesem Verfahren werden die polyurethanbildenden Reaktionstsilnehroer und das Blähmittel oder die blähmittelbildenden Keaktionsteilnehmer auf eine Blähfläche ausgebracht und wird der Schaumstoff zwischen seinem Höh- bzw* Peuchtpunkt und der Beendigung der Polymerisation auf ein Drittel seiner Anstiegshöher' oder weniger verdichtet. Die polyurethanbildenden Reaktionsteünehner -werden anfänglich in ?oTel eines vergleichs Miss &s£ die Beaktisssfläeke aufgesprüht bzw.

darauf verteilt, -worauf -während des Beaktionsablaufs bei gleichzeitiger Erzeugung von aufblähendem Gas durch Umsetzung ©dar ?erflSch"feigimg das sich aufblähende Gemisch hochzusteigen "beginnt, ähnlich -wie Brotteig "während des Backens hochsteigt. - j)er 2_eitpunkt der Schaumbildung, an -welchem der Anstieg beendet ist, ist der Punkt, an -welchem die Bildung und Ausdeh- ~ mmg äer Blähgase ±m wesentlichen beendet ist und der Poly— -Urethan-Schaximstoffköjrper sein größtes lotrechtes liaß errebht hat. Dieser Punkt -wird als Anstiegspitze bezeichnet« Die in der folgenden Beschreibung benutzten Ausdrücke "Anstiegspiise"

und "Punkt maximaler Höhe" sind identisch und "bedeuten den

AnfangsZeitpunkt -während der Bildung eines Polyurethan-Schaumstoffs, an welchem praktisch keine weitere lotrechte Ausdehnung des Schaumstoffs mehr eifblgt, da die Blähmittel-Freigabe und -Awsdehnung as diesem Zeitpunkt im wesentlichen "beendet ist» |

Es ist zu "beachten» daß "bei der Herstellung von Polyurethan-Schaumstoffen nur eine sehr geringe "waagerechte Ausdehnung auftritt, da die schaumbildenden Reaktionsteilnehmer normalerweise praktisch, vollständig zwischen einschließenden Seitenflächen verteilt sind. An der Anst^gspitze ist die Polymerisation der polyuretharibildenden Reaktionsteilnehmer üblicherweise so weit fortgeschritten, daß die Ye_rdichtung des Schaumstoffprodukts an oder nach diesem Punkt keine Zerstörung der physikalischen Integrität de;* zellförmigen Schaumstoffstruktur oder der Zellenverbindung mehr zur Folge hat·

B_ei einigen Schaumstoff-Zusammensetzungen ist jedoch der Schaumstoff am Punkt der Anstiegspitze noch brüchig bzw. zerbrechlieh und besitzt keine ausreichende Festigkeit, um beim Anle— gen der Verdichtungskräfte seine strukturfeile Integrität bei-

zubehalten» wenn er auf ein Drittel seiner größten Höhe oaer weniger verdichtet wird. Bei derartigen Zusammensetzungen kann der Schaumstoff erst eine gewisse Z©it nach Erreichen seiner, Anstiegspitze verdichtet werden» wenn die Polymerisation so ^ weit fortgeschritten ist, daß <Lev Schaumstoff unter Beibe-^

S haltung seines einheitlichen Z_ellgefügea beträchtlichen Ver-

dichtungskräften auf ein Drittel seiner größten Höhe oder ~ weniger su widerstehen verltnag« Zum Zweck der Beschreibung " ;

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soll im folgenden der Ausdruck "Roh- "bzw. Fluchtpunkt" den anfänglichen Punkt bei der Bildung eines Polyurethan-Schaum- |

Stoffs bedeute*, an -welchem der Schaumstoff unter B_ei"behal— s

tung seines einheitlichen Zellgefiiges auf ein Drittel oder \

■weniger seiner größten Höhe verdichtet -werden kann. J5_eistens j

tritt der Roh- bzw» Feuchtptrakt an der Anstiegspitze auf und zeitweilig xs auch nach der Anst^s

wird der Schaumstoff zwischen deia Soh^ *hzs* ** Jeuchtpunkt und dem Punkt, an welchen die Polymerisation praktisch "beendet ist, auf eine nicht mehr als ein Drittel seiner größten Höhe bzw. Dicke betragende Dicke verdichtet, d.h. auf höchstens ein Drittel der Schaumstoffhöhe am Punkt der Anstiegspitse. Der Zeitpunkt, an welchem die Polymerisation "beendet ist, schwankt je nach dexr Schaumstoff-Zusammensetzung und den angewandten Herstellungsbedingungen, wird jedoch zum Zweck der vorliegenden Beschreibung als der Punkt definiert, an welchem eine etwa 100^-ige Rück^ssfcbildung des Schaumstoffs bei Anlegung und Aufhebung einer beträchtlichen Druckkraft, durch welche der Schaumstoff auf weniger als ein Drittel seiner größten Höhe zusammengedrückt wird, erreicht wird. Mit anderen Worten, vermag der Schaumstoff nach Beendigung der Polymerisation bei Anlegung und Aufhebung einer beträchtlichen Druckkraft auf einen Schaumstoffkörper, wodurch er auf mindestens ein Drittel seiner ursprünglichen Dicke zusammengedrückt wird, praktisch seine ursprüngliche Dicke wieder anzunehmen.

der auf diese Weise durchgeführten VeAchtung bzw. Zusn mendrückung ist es im allgemeinen wünschenswert, den Schaum-

stoff zu erwämen, um seine endgültige Aushärtung bzw. Vernetz |ί zung zu beschleunigen und begünstigen» Insbesondere bsi übt Ij Herstellung dünner Schaumstofflagen können Wärmeverluste eine | annehmbare Aushärtgeschwindigkeit verhindern, weshalb der Schaumstoff vorzugsweise in eine erwärmte "Umgebung eingebracht wird, um seine zufriedenstellende Aushärtung bzw. Vernetzung zu gewährleisten»

ist auf «Hfc Verfahren zur Herstellung von flexib— ■ Ilen bzw. biegsamen Polyurethan-Schaumstoffen anwendbar» Derartige Schaumstoffe fallen in drei breite Kategorien, nämlich "steife, halbsteife und flexible Schaumstoffe» Die Grenzen zwischen diesen drei Schaumstofftypen sind fließend, doch kann grundsätzlich gejagt worden, daß die steifen Schaumstoffe am wenigsten auf Druck- und Biegekräfte ansprechen und am wenigsten leicht ihre ursprüngliche Konfiguration wieder einnehmen, wenn die auf sie ausgeübten Druck- und Biegekräfte aufgehoben werden. Die flexiblen Schaumstoffe sind diejenigen, welche sich am leichtesten verformen lassen und welche nach Aufhebung der angelegten Druck— und Biegekräfte am schnellsten wieder ihre ursprüngliche P_o ^rm zurückerlangen· Bei der Herstellung von steifen Schaumstoffen werden herkömmlicherweise meist Triole öder Polyole höherer Funktionalität mit Hydroxyl-Zahlen im >

Bereich von etwa 350 bis etwa 700 verwendet» Bei der H_erstel-~ j lung von flexiblen bzw. biegsamen Schaumstoffen v/erden dagegen ! xtfssS herkömmlicherweise Diole und Triole mit Molekulargewich- J ten im Bereich von etwa 1000 - 6500 und mit Hydroxyl-Zahlen im Bereich von etwa 26 - 170 angewandt.

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Bei der Herkömmlichen Herstellung von PolyuretSian-Sehaum- I

stoffen wird ein Poiyisoeyanat mit einer polyhydroxyhaltigen \ Verbindung in Gegenwart eines gasförmigen Blähmittels umgesetzt ·

Eas Eeafctionsgemiseh enthält häufig auch einen Surfaktanten, |

xua den Schaumstoff nach seiner anfänglichen Bildimg seine auf— [

geschäumte "Form annehmen zu lassen, einen oder mehrere Kataly- [

satores zur Erhöhung xasd/oder Regulierung der Uasetzungsge- |

sch-srindigkeit und inöglicherseise andere passende Additive wie j

5, beispielsweise
feraetzungsmitteX, «ie Glycol* sowie Weichmacher, Parb- %

stoffe lind Antioxydationsstoffe» Das verwendete Polyisocyanat h ist herkömmlicherweise ein 80:20-Gemisch der 2,4- und 2,6- {? Isoaere von Toluoldü3ocyanat, obgleich auch andere organische | Polyisocyanate Verwendung finden können· Herköamlicherweise
ist die polyhydroxyhaltige Verbindung ein Polyester oder ein
.„-Polyäther· ?ijr die Herstellung von flexiblen Polyurethan-Schaumstoffen geägnete Polyäther sind die Polyalkylenoxyd-

äther, TTie 4ie Eeaktionsprodulcte von Ithylenoxyd, PropylenoJtyd,

*
Butylenoxyd, Hexadecylenoxyd, Styroloxyd, Picol4noryd oder

Hethylglycid, mit einer zwei oder mehr reaktive TJasserstoffgruppen enthaltenden Verbindung, beispielsvreise Giycole trie ί Xthylenglycol, Diäthylenglycol, Sriäthylenglycol und dgl·, ^! oder 2riole -wie Glycerin oder (Trimethylolpropan, Pentaery- _ | thrit oder Resorcin·

Die bevorzugtesten Polyäther sind Polypropylenoiyci-Aaäukte,
Polyprppylenoxyd-AdSuktö von Glycerin. Wenn »eut^wngsgemäS
Polyalkylenätherglycole angewandt werden, ergeben Verbindungen

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mit Molekulargewichten in B_sreieh von etwa 1000 — 6500 niedrige Sichte besitzende Polyuretb^i^Sehpcusstoffe und sind daher für die ~flieu*rung brauchbar·

ein Polyurethan vom Polyesterpolyol-Syp hergestellt werden * soll, können für die Herstellung derartiger Schaumstoffe brauch- ' bare Polyester beispielsweise nach herkömmlichen Verfahren der i Kondensations-Polymerisation aus Polyolen und Dicarbonsäuren ^zubereitet werden. 3?i?r die Herstellung von Schaumstoffen niedri- ^ ger Dichte kann ein Polyesterglycol aus einem Diol, wie Diäthylenglycol, und einer Dicarbonsaure, wie Adipinsäure, zubereitet werden· Zur Ejjaöglichung einer %eet\fernetzung kann eine vergleichsweise kleine K_e^e eines Triols, wie Trimethylöl— I

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propan, zugesetzt werden·

Das zur Bildung des Schaumstoffs in der polyurethanbildenden Reaktion angewandte Blähmittel wird herkömmlicherweise durch Umsetzung von Polyisocyanat und Wasser unter Bildung von Koh— lendioxyd als Blähmittel hergestellt. Andere brauchbare Blähmittel können aus Fluorkohlenstoffen mit niedrigem. Siedepunkt bestehen, die den polyurethanbildenden Reaktionsteilnehmern zugesetzt und durch die exotherme Wärme der polyure— thanbildenden Reaktion verflüchtigt werden· Geeignete Blähmittel mit niedrigem Siedepunkt sind Irichlorfluormethan und L'ethylenchlorid. Pur die Herstellung von Polyureitifcan-Schaumstoffen brauchbare Surfaktanten sind die O_rganosilicone, die [ üblicherweise in einer Menge von, bezogen auf das Gewicht der f polyhydroxyhaltigen Verbindung, etwa 0,5 - 1,5^ vorhanden sind· \ Katalysatoren, die gewöhnlich zur Beschleunigung der polyure-

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thanbildenden Reaktion eingesetzt werden, sind die .organometallischen yerbindungen wie Dibutalzinndilaurat und ZinnClE)·— octoat oder die tertiären Amine wie ll-iitkylmorpholin, Triäthylamin, Triäthylendiamin und Dimethylcyelohexylamin.

Beim <wtuerwngsgemäßen Verfahren werden flexible Polyurethan-Schaumstoff zusammensetzungen vom Polyester oder Polyäther-Typ· angewandt» Vorzugsweise sind die Schaumstoff-Zusammensetzungen so gewählt, daß sie eine maximale Aufschäumhöhe von etwa 180 mm oder weniger liefern· Bevorzugt werden masimale Aufschäumhöhen von etwa 76 mm oder'weniger, "flenn das »g*^··^«»

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Verfahren zur Herstellung eines L_eder-Ersatzstoffs angewandt v/ird, beträgt die maximale Aufschäumhöhe etwa 13 mm· Diese Schaumstoffe werden an einem Zeitpunkt zv/ischeft dem Roh- bzw. Feuchtpunkt und der Beendigung der Polyme— r^ation unter Aufrechterhalt-ung des Zellgefüges des Schaumstoffs auf höchstens ein Drittel der größten Höhe verdichtet· | Vorzugsweise wird der Schaumstoff auf 1/3 bis 1/30 seiner . \ größten Höhe verdichtet bzw. zusammengedrückt. Ss erweist i sich häufig als wünschenswert, das beschriebene Verfahren. | bei einer Umgebungstemperatur von-eijwa 60⁰C oder höher durch- |

zuführen, um eine wirtschaftlich zufriedenstellende AushMrtungs— g geschwindigkeit aufrechtzuerhalten. B_ei dünnen Schaussi;of £ en f- mit einer ursprünglichen oder endgültigen Idcke von 2^,4 - 50,8 mm oder darunter ist der Schaumstoff selbst 3c guter Isolator, um die v?ärme der sehaxcabüdenäen Beaktiozff; zu | speichern; diese Wärme ist aber notwenig, um. die Aushärtung | bzw. Vgrnetzung de& Schaumstoffs aaifrechtauerlialteii. Aus öisssa

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ist bei diesen dünnen Schaumstoffen die Anwendung von äußerer Wärme wichtiger als bei dickeren Schaumstoffen. B_ei diesen dünnen Schaumstoffen wird nach der Verdichtung eine Umgebunästemperatur von etwa 93 C oder mehr, vorzugsweise im Bereich von etwa 93 - 138°C, bevorzugt.

Im folgenden ist die Erfindung in Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigern

Pig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur

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kontinuierlichen Durchführung des ^^ij^^ssp^^^«^ Verfahrens, ·· [

Pig. 2 eine schematische Sarstellung einer abgewandelten Aus— führungsform einer Vorrichtung zur kontinuierlichen I

Durchführung dieses Verfahrens mit einer Einrichtung |

zur Zufuhr einer Verstärkungsschicht und zur Einverleibung derselben in das Schaumstoffprodukt,

Pig. 3 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene schematische Darstellung der Druck- bzw. Verdichtungszone der Vorrichtung gemäß Pig. 1, .

Pig. 4 eine in vergrößertem Kaßstab gehaltene schensatische Darstellung der Verdichtungszone der Vorrichtung gemäß Pig. 2, · · j

Pig· 5 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene schematische |

Darstellung einer weiter abgewandelten Ausführungsform |

der Vorrichtung, bei welcher der obere Druckzylinder | ein die Schaumstoff-Oberseite prägendes Prägemuster

aufweist,

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, Satalysatorsn_f Stabilisatoren, Farbstoffe und dgle Zusätze. Die obere "bzw. Deckbahn 22 wird von einer Vorratsrolle 24 aus zugeführt und läuft über eine Zvrischenrolle 26 und eine obere Zuiaeßrolle 20 herum· Sine oder beide Zumeßrollen 18 und 20 sind mit Hilfe nicht dargestellter herkömmlicher Einrichtungen lotrecht verstellbar, so daß der zwischen ihnen festgelegte Sj^alt eingestellt werden kann· Die Aufgabe der Zuiaeß- "bzw. Glättrollen 18 und 20 besteht in der gleichmäßigen Verteilung

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Pig· 6 eine graphische Darstellung zur Veranschaülichung von Zugfestigkeitsvergleichen zwischen dem fteUc^ungsgexaäßen Produkt und einem herkömmlichen Produkt,.

Pig. 7 eine graphische Darstellung von Scherfestigkeitsvergleich^n für ül& *t*ii*>usgsgesä2en Produkte und herkömmliche Produkte und

Pig· 8 eine graphische Darstellung von Zugfestigkeitsverglei— chen in Kichtung der Z-Achse zwischen den wtvitr'ungs— gemäßen Produkten und herkömmlichen Produkten·

Gemäß 2^g* 1 wird von einer Vorratsrolle 14 ein flexibles Stützbzw· TJnterlagematerial 12 abgespült, auf welches dann an einem Punkt A die schauiabildenden Reaktionsteilnehmer 38 aufgebracht werden. Die Dijse 10, über welche diese Eeaktionsteilnehmer ausgetragen werden, schwingt quer zur Vorschubrichtung der Unter- | lagebahn 12, so daß dl& Seaktionsteilnehmer in einem sinus- I

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xOriuXgen. JUUS VCX' SU aXS "^"" {(((Χ gq UX auil ν r^^uwu· kj.& vtvaauv| r

t enthält das schaumbildende Seaktionsgemisch herkömmlieherweis e |

Polyä-Öierpolyol oder ein Polyesterpolyol, ein Polyisocyanat, " I

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des sinus- bzw. wellenförmig aufgebrachten schaumbilanden ^: Reaktionsgemisches zwischen unterer und oberer Bahn und in der Regulierung der verteilten Menge. Vorzugsweise wird die katalytische Wirkung der Hewierungsgemäß angewandten Zusammen— 1 Setzungen so geregelt ,> daß die Schaumbildung der Reaktions- F teilnehmer erst dann eintritt, wenn diese zwischen den Zumeß- I rollen hindurchgelaufen sind. Nach dem Durchlauf durch die Zumeßrollen 18 und 20 bewegen sich die schaumbildenden Reak- ■ tionsteilnehmer über ein kurzes Stück, dessen genaue Länge I nicht kritisch ist, und treten in einen die erste Stufe bil- | denden Aushärteöfen 30 ein, der üblicherweise auf einer 2empe— ratur von mindestens 60⁰C gehalten wird. Dieser Ausharteofen _ -»Λ a_bt ersten Stufe ist praktisch vollständig geschlossen, jedoch mit Ausnahme, daß an seinem vorderen und hinteren Snde

jeweils ein lotrecht verstellbarer Vorhang zur Festlegung von

f Spalten bzw. Schlitzen 29 und 31 veränderbarer Breite vorgesehen ist, so daß das PolyurethaowProdükt in den Ofen einlaufen und aus ihm austreten kann. Der Ofen 30 kann mit oberen und unteren Sätzen von nicht dargestellten. Heißluft—Heizeinrich·» tungen üblicher, herkösnlicher Sauart versehen sein· Die Xänge des Aushärteofens 50 kann beträchtlichen Sch'saafcüSgea gen» zweckmäßigerweise besitz* dieser Ofen jedoch eine Hänge von e"twa 6 m. Die polyurethanbildende Reaktion setst -ansittel--.bar nach der Aufbringung des Gemisches aa Punkt A eiiu Sobald die schaumbildenden Reaktionsteilnehmer die SuaeSrollen durch— laufen haben, begiiist die beschleunigts »jssetsung xmd der lot-

38
rechte Anstieg des Reaktionsgemisches/infolge der Bildiaiig voa

Blähgas, tibiicherireise C02«*^enn die SgaktionsteilrtfthTBer in den

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Öfen einlaufen, verhindert die im Ofen zugeführte ¥§rme einen ¥erlust der exotherm erzeugten Wärme zur Aufrechterhaltung der Reaktionsgeschwindigkeit sowie der Erzeugung und Ausdehnung des Blähgases, so daß der Schaumstoff in beträchtlichem Ausmaß ansteigt.-Gewünscht enf alls kann im Ofen 30 zusätzliche Wärme zugeführt werden, um die TJmsetzgeschwindigkeit zu erhöhen und die Erzeugung von Blähgas zu begünstigen. Der Schaumstoff kann hierbei in T?orn der in ?ig. 1 und 2 dargestellten P_rofile ansteigen« tfe/m der Schaumstoff das hintere Ende des Ofens er- «, reicht, hat er normalerweise sein größtes Anstiegsausmaß B erreicht, d.h. den Punkt, an welehern die Erzeugung und Ausdehnung von Blähgaeen praktisch beendet ist und der Schaumistoff seine größte lotrechte Ausdehnung erreicht hat. Ob-. gleich die Polymerisation an diesem Punkt noch nicht vollständig beendet ist, ist sie gewöhnlich so weit fortgeschritten, daß der Schaumstoff bei Anlegung der Druck- bzw. Verdichtungskräfte, durch welche er auf ein Drittel oder weniger seiner größten Höhe verdichtet wird, seine physikalische Integrität beibehält und sein 2_ellgefüge nicht zerstört wird. Kurz nach Erreichen des Roh- bzw. Peuchtpunkts tritt der Schaumstoff aus dem Ofon 30 aus und wird zwischen zwei Druck* walzen 32 und 34 auf eine Höhe von höchstens einem Drittel der Schaumstoffhöhe am Eoh- bzw. JSeuchtpunkt, nämlich der maximalen Schaumstoffhöhe, verdichtet, worauf er über eine SintrittsÖffnung 33 in einen die zweite Stufe bildenden Aushärteofen 36 einläuft. Wenn der Schaumstoff einmal äae gemäß Pig· 3 durch den Spalt zwischen den Druckwalzen 32 und 34 hindurchgelaufen ist, behält er praktisch seine Dicke und

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dung auf die betreffende Rolle 44 bzw. 42 aufgespult. Ersieht-' licherweise kann bei Verwendung eines wiederverwendbaren Brennmaterials in diesem Verfahren ein ununterbrochenes "bzn* endloses Band dieses Materials zur ständigen VJiederverwendung fortlaufend vom Auslauf- zum Einlaufende geführt werden. Die endgültigej verdichtete Schaumstoffbahn 48 wird zua Versand,

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Konfiguration bei, die er unmittelbar nach dem Austritt zwischen dsn Druckwalzen besitzt, falls Jedoch ilie Verdichtung nach einer wesentlichen Polymerisation erfolgt, ergibt sich eine gewisse Vergrößerung der Schauästoffhöhe Infolge seiner Nachgiebigkeit· Dies ist darauf zurückzuführen, daß die plastische Rückstellkraft des Schaumstoffs um so großer ist, je weiter die Polymerisations-Reaktion gegen,' ihr Ende hin fortgeschritten ist· Der verdichtete Schaumstoff läuft in den " ^zweiten Aushärteofen 36 ein, welcher etwa viermal so lang ist

r wie der Ofen 30 der ersten Stufe und der ebenfalls obere tmd

untere Reihen" von Zwangsltift-Heizeinrichtungen enthält oder

' mit dielektrischen oder Hochfrequenz-Heizeinrichtungen ausge-

rüstet sein kann. Der Ofen wird üblicherweise auf· einer temperatur von mindestens 60^oC~xtnd vorzugsweise etwa 93⁰C oder mehr gehalten· Im Ofen 36 werden die Polymerisation und iogrfernetzung des Schaumstoffs praktisch zum Abschluß gebracht, isnd der Schaumstoff tritt aus dem Ofen 36 über eine Austrittsöffnung

37 aus, wobei die obere Bahn 22 um eine Zwischenrolle 41 läuft und
/zur Wiederverwendung oder späteren Vernichtung auf eine Rolle

42 aufgespult wird, ^βηη eine der Bahnen 12 und 22 aus einem iii-ennmaterial besteht, wird sie von der endgültigen Schauxa-

48 >

Stoffbahn abgezogen und zum Verwerfen oder zur ^ledenrerwen- J

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sam Schneiden oder zur Weiterbehandlung auf eine Holle 46 auf- - |

gespult. Sie Sollen bzw. falzen 42, 44, 46, 32» 34, 20 und 18 \ werden durch entsprechende Antriebseinrichtungen angetrieben,

die vorzugsweise mit Hilfe von elektromagnetischen Kupplungen ^?

und Hotoren nit veränderbarer Drehzahl steuerbar sind, so daß ; die Zufuhr- bzw. jrgrdergeschwindigkeiten, die Zugspannung der

Bahnen 12 und 22 und des Schauastoffprodukts 48 sowie die Ma- ^:-

i sehinen-Fgrdergesehwindigkeit regelbar sind. Ia Hinblick auf

eine optimale industrielle Regelung kann es wünschenswert sein,
=©±ne Gesaat-Regeleinrichtung vorzusehen, uia die EelativgeSGhwiadigkeiten bzw· -firehzahlen.und —Zugspannungen der jev/eiligen
Antriebswalzen bzw· —rollen und des geförderten Materials als

Ganzes zu steuern· Die verwendete Dt$se, die Düsen-Schwingein- _f

richtung, die Trennbänder und die öfen sind sämtlich von bekannter Bauart und stellen keinen Teil der .'Neuerung dar·

In Fig· 2 ist sine ähnliche Vorrichtung wie diejenige gemäß |

Fig« 1 dargestellt, die jedoch das zusätzliche Merkmal auf- [

«eist, daß ein durchlässiges Verstärkungsinaterial 50 von einer I

Abspul- bzw» YoTra-tsrolle 52 zugeführt wird· Dieses Material j

50 soll in das endgültige Schauinstoffprodukt eingebaut werden, *

das auf eine Aufspultrommel 46» aufgerollt wird. Das Material i

50 läuft über eine von einer Vorratsrolle 14* abgespulte Stütz- j

bahn 12», worauf die schaumbildenden Keaktionsteilnehmer am j

Punkt A* über eine schwingende Düse 10» auf die Bahn 50 auf- j

gebracht werden, so daß das Eeaktionsteilnehmergemisch in Si- \

nus- bzw· Wellenform auf der B_ahn 50 abgelagert wird· Die obsre |

Bahn 22» "wird von einer Vorratsrolle 24· aus über eine Zwischen- »

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rolle 26* zugeführt und an der Quetschwalze 20· liier das Bssk— tionsgemisch gelegt» Das Heaktionsgesisea vmä. die BaIm 50 lastfen zwischen den Zumeßwalzen 18· und 20* hindurch, wobei stas Reaktionsgemisch an dies am Punkt gleichmäßig über und in das Basismaterial verteilt wird; ungefähr an diesem Punkt beginnt die schaumbildende Reaktion·

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Die imprägnierte Bahn 50 läuft zwischen oberer und unterer Bahn 22* bzw* 12* durch eine mittels eines bewegbaren Vor-

?hangs lotrecht verstellbare Eintrittsöffnung 29* in eines einzelnen Ofen 30 *, der mit oberen und unteren Sätzen von Heißluft- ο.dgl.-.- Heizeinrichtungen zur Erwärmung des Schaumstoffs auf eine Temperatur von mindestens etwa 6O⁰C versehen ist, um die Reaktion und die Aushärtung des Schaumstoffs aufrechtzuerhalten. Auf ungefähr einem Drittel der Länge zwischen Einlaß und Auslaß des Ofens 30* sind lotrecht und in Längsrichtung verstellbare Druckwalzen 32· und 34^f angeordnet. Gemäß Pig. 2 tritt beim Einlaufen in den Ofen eine beträchtliche Schaumbildung des schaucfbildenden Reaktionsgemisches auf, die andauert, so daß sich das Profil der Schauiüdicke vergrößert, bis etwa am Punkt B¹ die Anstiegsepitze bzw. die maximale Schaumhöhe erreicht ist· Üblicherweise läuft der Schaumstoff unmittelbar nach diesem Punkt, wenn der Roh- bzw. Peuchpunkt auf oder nahe der Anstiegspitze liegt, zwischen den Druckwalzen 32' und 34* hindurch und wird auf eine weniger als etwa ein Drittel der maximalen Schaumstoffhöhe betragende Dick^ verdichtet. Gemäß den Pig. <t und 4 ist die untere. Druckwalze 34* lotrecht verstell-

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3B

tar,-so daß "beide Druckwalzen gleichmäßigen Abstand vom Quer- | schnitts-Mittelpunkt des Schaumstoffs besitzen· Der Schaum- j I

stoff tritt in verdichtetem Zustand aus dem Spalt zwischen den ! I

Druckwalzen aus und wird in diesem Zustand in den nachfolgenden ||

zwei Dritt ein der Länge des Ofens 30* ausgehärtet, !fach dem ||

Austritt im ausgehärteten Zustand über eine veränderbare Off- \ |

nung 31' aus dem Ofen wird die obere !rennbahn 22· über eine ti

Zwischenrolle 41^f auf eine angetriebene Aufspulrolle 42' und f

:§ die untere Bahn über eine Zwischenrolle 43* auf eine Atfenul- | rolle 44* aufgerollt· Die verstärkte Polyurethan-Schaumstoffbahn 48· wird dann zur Verschickung, zum Schneiden, zur lagerung oder zur Weiterbehandlung auf eine S₀He bzw· Trommel

ti 46» aufgespult. [J

Das obere und das untere Bahnmaterial besteht üblicherweise ||

aus einem Trennmaterial, d.h. aus einem dünnen flexiblen 'Material mit geringer Haftfähigkeit gegenüber Polyurethan-Schaumsicff, so daß der Ss3is^s"feQff sioit an dieses Katerial anhaftet und die Trennung dieses Materials vom Schaumstoff auf die in I¹Ig. 1 und 2 dargestellte Weise ohne weiteres und |

ohne Beschädigung des Schaumstoffs vorgenommen werden kann· - f

1 Herkömmlicherweise verwendete Brennmaterialien sind Poly- | äthylen, Polypropylen, Polytetrafluorethylen oder Kylar- - [' Polyesterfilqi; diese Stoffe werden üblicherweise in P₀^m von fflexiblen Filmen bzw. Folien mit einer Dicke von mehr als etwa 0,13 mm angewandt. Wenn ein Trennmaterial in F₀^n* eines endlosen Bands, beispielsweise ein drahtversteiftes Polypropylenband, verwendet wird, kann die G^samtdicke dieses Bands

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bei etwa 3,2 - 6,35 nun liegen, E₃ hat sich herausgestellt, daß derartige dünne Trennfolien insbesondere bei einer Dicke von etwa 0,13 - 0,25 mm sehr gut dafür geeignet sind, ünregelmäs-

sigkeiten in der Oberfläche der Druckwalzen, beispielsweise der oberen Druckwalze 32", auf die betreffende Oberfläche des der Verdichtung unterworfenen Schaumstoffs zu übertragen, "uenn daher an einer oder an beiden Oberflächen'des Schaumstoffs für Dekorationszwecke oder aus funktionellen Gründen eine Prägefläche vorgesehen sein soll, können die obere und/oder die untere Druckwalze mit einem entsprechenden Prägemuster versehen sein, das auf die betreffende Fläche des Schaumstoffs tibertragen wird. In Pig. 5 ist beispielsweise eine Druckwalze 32" dargestellt, deren Oberfläche mit einem P_rägemuster versehen ist, das auf die Oberseite des Schaumstoffkörpers 38

48ⁿ tibertragen werden soll, um ein verdichtetes Produkt mit einer ebenen Unterseite und einer ein dem Auster an der oberen Druck— walze 32" entsprechendes Prägemuster tragenden Oberseite herzustellen. Gewünscht entails kann auch eine von den Druckwalzen getrennte Prägewalze verwendet werden. Es liegt auch isnsrnälö des Rahmens der "tJVütrung, das Prägen und Verdichten an ver—

sehiedenen Stationen durchzuführen; in Jedem Pail erfolgt 3^e-' · doch das Prägen nach dem Eon- bzw. Peuchtpxmkt und vor B_ees.= digung der Polymerisation. Die Druckwalzen 32 und 34· selbst bestehen vorzugsweise aus Hartgummi oder Stahl und sind in ■ "i nicht dargestellten, herkömmlichen Lagerungen gelag&rt, so

daß sie lotrecht und in Längsrichtung bewegbar sind. Die lotrechte Bewegbarkeit der Druckwalzen ermöglicht eine Einstellung ; der Dicke, auf welche der Schaumstoff verdichtet wird. Es hat

-20-

'-2Ol

t*

sich.

sich gezeigt, daß bei Verwendung von o"beren und unteren Prägewalzen von jeweils etwa SSS^^e 300 em Durchmesser eine beträchtliche Vielseitigkeit der Anpassung an verschiedene Anfangsdicken des Schaumstoffs und verschiedene Verdichtungsverhältnisse durch einfache Änderung des lotrechten Abstands zwischen den falzen ergibt. Vorzugsweise ist die untere Druckwalze 34 feststehend und die obere Druckwalze lotrecht verstellbar. Gemäß Äen Pig. 2 und 4 können jedoch auch beide Druckwalzen lotrecht verstellbar sein, um ein gleichmäßigeres Verdiehtungsschema an beiden Seiten des Schaumstoffs hervorzubringen. Die Druckwalzen 32 und 34 sind vorteilhafterweise in Längsrichtung bewegbar, so daß sie zur Verdichtung verschiedener Schaumstoffe an unterschiedlichen Stufen der Polymerisation nach dea Höh— bzw. Peuchtpunkt und vor Beendigung der Polymerisation herangezogen werden können. Der spezielle Z_eitpunkt, an v/elcheni die Verdichtung vorgenommen wird, und mithin das jeweilige Ausmaß der Polymerisation, das bei Durchführung der Verdichtung erreicht worden ist, können durch Längs verschiebung der Druckwalzen 32 und 34 variiert werden, wodurch gleichzeitig die endgültigen Eigenschaften des erhaltenen ""Produkts variiert werden·

33s ist ZXL "beachten, daß Druckwalzen von etwa 300 mm Durchmesser ^ optimale Verarbeitungsmerkmale inbezug auf Zweckmäßigkeit uad~ Vielseitigkeit gewährleisten. Zur Hervorbringung der gleichen Ergebnisse kann eine Anzahl von abwärts geneigten, dicht nebeneinander angeordneten Walzen kleinen Durchmessers verwendet werden· Außerdem kann auch eine zur Pührung der oberen Bahn

-21-

-21- · j.

angeordnete schiefe Ebene zur Lieferung derselben Ergebnisse *■ j

angewandt werden« Die fci_alzen oder die schiefe Ebene werden L

vorzugsweise in Verbindung mit einer den Schaumstoff bedecken— j

den oberen Bahn angewandt, beispielsweise der Bahn 22, um \

jegliche Ansammlung von Schauast off unmittelbar stromauf |

der 'Verdichtungseinrichtung zu verhindern. · *

Heben den in dünner 3?olienf orm vorliegenden, vorher erwähnten \

polymeren Trennmaterialien kann es wünschenswert sein, Papier I

mit einer Trennbeschichtung als obere und untere Bahn zu ver- 1

wenden, zwischen denen der Schaumstoff gebildet wird» Derart!— I

ge Papier*, sind in Handel erhältlich, und zwar nit Trennüber- [ zügen in einer Vielfalt von Prägemustem sowie auch ohne derartige Küster· Solche Prägemuster des Trennüberzugs können
ohne weiteres auf eine oder beide Oberflächen des Schaumstoffs übertragen ward-en*, S_olche Tresnpsoiere sind häufig
dünner als etwa 0,25 sa» D_a die polymeren Folien jedoch
einfacher wiederverwendbar sind, -©erüen diese bevorzugt·

Es kann sich als wünschenswert ereisen, den SchauHslioff auf,

-unter oder zwischen einer oder zwei Sagen aus einea
zu bilden, das ail; dem Schaumstoff verbunäsn bzw* verklebt
bleibt, -um auf diese "STeise wirtschaftliche Verwendung su
den· Vqhxl beispielsweise das verdichtete Schauastoffprodukt ""
als Teppich-Unterlagematerial verarende* -»erden soll, lcazm ein
Teppich als untere Xage "bzw. Bahn 12 vrsende-t -serdenj in dieses
kann der Schaumstoff wahrend des

Verfahrens fes^fe mit des Seppich verbunden und der ^ep-aich. si"t

0920236

-22-

dem auf um aufgeschichteten Schaumstoff auf die Aufspülrolle 46 aufgerollt werden, um in dieser 2?ora wirtschaftlich verwendet zu werden. ??enn der verdichtete Schaumstoff als satz Verwendung finden soll, kann es ebenfalls sein, -ein Schuh-Putternaterial, wie ein Hylonge-we"be, als einheitlichen Teil einer Schichtung mit den Schaumstoff zu verwenden· In diesen Pail würde das aus Nylon o.dgl. bestehende jSchuh-Putteriaaterial als untere Bahn 12 verwendet und während '^les Herstellungsverfahrens mit dea Polyurafthan verbunden bzw. verklebt werden, worauf das so erhaltene laminat in verbundener 3?_orm auf die Rolle 46 aufgespult werden würde. Es kann auch wünschenswert sein, sowohl eine obere als auch eine untere lage mit dem Schaumstoff zu verbinden und anschliefiend den Schaumstoff auf die bei der lederherstellung übliche Tfeise in der Mitte zu spalten, um auf diese ^eise zwei Schaumstoffbahnen zu erhalten, die jeweils eine unbeschichtete Fläche und eine mit dem jeweils gewünschten Überzugs— oder Unterlage^na— terial beschichtete Piäche aufweisen. Ais untere und/oder obere "'Überzugsflächen kann bei diesem Verfahren eine Vielfalt von gewebten, nicht gewebten, gewirkten und anderweitig hergestellten synthetischen oder natürlichen lagenmaterialien sov/ie polymerer Pilma und Folien und il_etallfolien mit dem Polyurethan verbunden werden, wenn sie während des Pölyure- than-H_erStellungsverfahrens in innige Berührung damit gebracht v/erden.

B_öim vorliegenden Verfahren können Zusammensetzungen verwendet v/erden, die sich für die Herstellung von flexiblem PoIy-

-23-

-23- i

urethan-Schaumstoff auf einer herkömmlichen Schäumstoff-H_er- | steliungsxnaschine eignen. Die jeweils angewandte S-ussssessst- f zung sowie die anderen Betriebsbedingungen, wie die Maschinen- ΐ V_orschubgeschwindigkeit, die Aashärtetemperatur sowie der und das Ausmaß der Verdichtung variieren je nach der speziellen angewandten Zusammensetzung. Sobald jedoch eine flexible Polyurethan—Zusammensetzung ihren Roh— bzw* Feuchtpunkt erreicht hat, und zwar vor Beendigung der Polymerisation, >«τ»ι |äie Verdichtung des Schaumstoffs nach dem beschriebenen Ver-. fahren erfolgen· H_eben den herkömmlichen Zusammensetzungen zur Herstellung flexibler Polyurethan-Schaumstoffe kann öie "NtMitrung auch auf gewisse Polyurethan-Schaumstoff—Zusammen=» Setzungen angewandt werden, die sich bisher für die Herstellung von flexiblen Schaumstoffen als unbrauchbar erwiesen· B_eim vorliegenden Verfahren verwendbare Ziisammensetzunge^sind diejenigen, die normalerweise bei der Herstellung nach einem herkömmlichen Polyurethan-Herstellungsverfahren schrumpfen· Solche schrumpfbaren Zusammensetzungen sind jbi diejenigen, bei welchen die Festigkeit der im Schaumstoff bei seiner Bildung auftretenden M_embranen so groß ist, daß sie dem Druck der Blähgase zu widerstehen vermögen, so daß die Membranen durch die eingeschlossenen Blähgase nicht aufgebrochen v/erden· In diesem Fall bleibt ein Teil der Blähgase in den geschlossenen Zellen des Schaumstoffs eingeschlossen, und wenn die Blähgase abkühlen und/oder aus dem Schaumstoff herausdiffun— dieren, bewirkt der hierbei in den Z_ellen auftretende teilweise Unterdruck ein Schrumpfen des Schaumstoffs. B_eim vorstehend beschriebenen Verfahren hat es sich herausgestellt,

-24- j

daß die dsrch die Verdichtung des Schaumstoffs hervorgerufe- j aass. Drucke die eingeschlossenen Blähgase einen großen Seil der
ZqI Inembranen aufbrechen lassen, so daß die Blähgase entweichen können· Hierdurch werden diö bei schrumpfenden Schaum-

stoff—ZusasiEiensetzungen auftretenden Schwierigkeiten vermie-

für das
den» so daß sich diese Zusammensetzungen/vorliegende Ver-

Vf V *"V \J *+* HJ X3

bc*tkmi»cv*g ί

fahren eignen. ?ei ^eder beim ^^^^.-^^^^H^H-g^S Verfahren ; angewandten Zusanmensetzung werden die 2_eiineinbranen während

der Verdichtung aufgerissen bzw. zerstört. Flexible Polyure- 4i M "than-^chaumsioffe sind nach der Herstellung herköininlicherwei— t se offenzellig. Dies bedeutet, daß die einzelnen dodekaedri— | sehen Zellen des Schaunstoffkörpers Eiteinander kommunizieren, |' so daß das Endprodukt eine gewisse Porosität besitzt; eine
beträchtliche Anzahl von Zellwänden ist jedoch von Membranen
des Polyurethan-Polymeren bedeckt und setzt mithin einem
Durchfluß einen beträchtlichen 7/iderstand entgegen. Es gibt
verschiedene nach der Aushärtung anwendbare Verfahren zur

Entfernung dieser Z_ellen, beispielsweise durch ätzende Hydro-

5 lyse der Zellmembranen gemäß USA-Patentschrift 3 171 820 f

oder durch Explosions-Zerstörung der Zellmembranen gemäß I

USA-Patentschrift 3 175 025. Das vorliegende Verfahren be- j ■wirkt eine hochgradige Vernetzung durch Aufbrechen bzw. Auf- ' ! reißen der Zellmembranen infolge der Vgrdiehtung der einge- _ j sehlossenen Blähgase, wenn der Schauastoff zwischen den Druck- i

walzen verdichtet wird. Das Ausmaß dieser stattfindenden i

Selbstvernetzung hängt von der jeweiligen, der Verdichtung ; unterzogenen Zusammensetzung ab, d.h. von der Festigkeit der i Zellmembranen, der Stufe, an welcher die Verdichtung statt-

-25-

findet, nämlich des Ablaufpunkt der Polymerisation* und dem Ausmaß der Verdichtung des Schaumstoffs» Es hat sich jedoch I gezeigt, daß beim vorliegenden Verfahren, bei welchem die

Schaumstoff—Zusammensetzungen auf mindestens ein Drittel ihrer j maximalen Höhe bzw· Dicke verdichtet werden, eine beträchtliche

Zerstörung der Zellmembranen erfolgt, wodurch die Porosität ^: des Endprodukts erhöht wird und einige der erfindun^sgemäßen Produkte für Filterzwecke, als poröse L_eder-Ersatzstoffe oder !für ähnliche Anwendungszwecke, bei denen Porosität erf order- 1^-f1|

lieh ist, brauchbar werden. Hierbei 5,st zu beachten, daß - r% ieder-Ersatzstoffe gasdurchlässig sein müssen, um äen Ein— -■■- f

tritt von TJmgebungsluft in den Schuh und den Austritt von I_-

Feuchtigkeit, beispielsweise Ausdünstung, aus dem Schuh zu |

ermöglichen. Andererseits soll jedoch keine Feuchtigkeit in £

den Schuh eindringen können, da bei unfreundlichem "Wetter f

Regenwasser eindringen könnte, ^erai das latütrungsgemäße Pro— |

dukt unter Beibehaltung seines Schaumgefüges auf eine endgUl- |

tige Dichte von etwa 0,16 g/esr oder dichter verdichtet worden r

- ■ r

^ ist, besitzt es erwiesenermaßen eine gute Durchlässigkeit i für Dampf und Ausdünstung, ist aber undurchlässig für YTassertröpfchen. In dieser B_eziehung kann es häufig wünschenswert sein, das mcvicrungsgeaäße Produkt mit eingebetteten Verstärkungamaterialien zu verstärken, beispielsweise sit Faser— mattea oder -bahnen, um die Zug- und Reißfestigkeit des Verbundmaterials zu erhöhen« Aus diesem Grund können geniäß den Fig. 2 und 4 verschiedene Pascrbahn-Üaterialien in die beim vorliegenden Verfahren verwendeten Zusammensetzungen einge-

baut werden. Als Verstärkungsmaterialien können nicht-gewebte

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-26-

bzw» non-woven Matten aus synthetischen oder natürlichen 3*a— j-

sern, wie Rayon, !Tylon, Baumwolle und dgl., verwendet werden, » während auch gewebte und gewirkte Bahnen aus synthetischen | und natürlichen Pasera oder Filme und stranggepresste oder gegossene Kunstharzfolien Verwendung finden können. Es hat sich herausgestellt, daß bei Verwendung eines siebartigen ' Bahnmaterials durch Änderung der M_aschenv:eite, d.h. der Lockerheit des Gewebes, die bei der schaumbildenden Reaktion.' auf— tretenden hydraulischen Kräfte die. Materialbahn genau in einem vorherbestimmbaren Abstand zwischen den beiden flächen des Endprodukts ausrichten, und zwar in Abhängigkeit von der ] Viskosität der betreffenden, aufgeschäumten Zusammensetzung. Je lockerer die Maschen sind- um so höher kommt die Materialbahn im Endprodukt zu liegen, bei engen Masch&n liegt diese Materialbahn tief im Endprodukt. Selbstverständlich kann aber auch mehr als eine Bahn bzw. Lage in das Endprodukt eingebettet werden, wobei die Art dieses Bahnmaterials ebenfalls ist. Anstelle von Bahnen bzw. Lagen kann es sich als

wünschenswert ■ erweisen, dem Endprodukt einzelne Pasern ein- |

zuverleiben, die in der Schäum-Dnse 10 den Seaktionsteilneh- " f

mern zugemischt werden können. Wenn die ^rnc^erungsgemäßen 2?ro- . } dukte als Dichtungsmittel verwendet werden, kann es vorteilhaft sein, den schaumbildenden Reakti ons teilnehmen! Metallteilchen zuzugeben, um die Wärmeübertragungs-Eigenschaften des Endprodukts zu verbessern oder ilww Verschleißfestigkeit zu verleihen.Außerdem können auch Polytetrafluoräthylen-Teilchen zur Verbesserung der Schlüpfrigkeit oder Glasteilchen zur Isolierung zugesetzt werden

-27-

Beim "beschriebenen Verfahren wird die Düse 10 vorzugsweise

unter einen Y/inkel gegenüber der unteren Bahn 12 angeordnet,

um eine gleichmäßigere Verteilung der Reaktionsteilnehmer auf

der unteren Bahn zu erreichen und die Aufbringung der Reak- f tionsteilnehmer näher an den Quetschrollen zu ermöglichen« j

Es liegt jedoch innerhalb des Rahmens der "N'tu.wung, den j.

&3 speziellen Auftragwinkel zu ändern. . \

Die untere Bahn 12 v/ird unter eine Zugspannung gesetzt, indem

der Antrieb der Aufspulrolle 44 und der Abspul- bzv/. V_orrats-

rolle \l% entsprechend eingestellt wird, um eine feste Irag-

flache zu bilden, auf der sich der Schaumstoff bilden kann. ;

Obgleich es nicht notwendig"'ist, die schaumbildenden Reaktions- :

teilnehmer an den Rgndern der Bahn 12 einzuschließen, werden [

vorzugsv;eise seitliche Einschluß- bzw. Begrenzungsglieder an- { . gewandt, um die schaumtildenden Reaktionsteilnehmer an den j-

Kändera der i5_ahn 12 zu begrenzen und hierdurch verbesserte | Gleichförmigkeit des Endprodukts zu gewährleisten. Als wahl— f weise !Möglichkeit können die Seitenkanten der Bahn 12 zur
Gewährleistung dieser seitlichen Begrenzung und zur Verbesserung der Gleichförmigkeit des Produkts hochgezogen sein*

Die Zumeßrollen 18 und 20 besitzen vorzugsweise einen Durchmesser von etwa 100 mm oder .mehr, um ihre Steifheit sicherzustellen, und sind relativ zueinander lotrecht bewegbar, so daß

Aufnahme
. der zwischen ihnen festgelegte Spalt zur 5ffiSEisgssf unterschied-

"licher Dicken der oberen und unteren Materialbahn sowie zur f

Festlegung unterschiedlicher Aufschäuiadicken verstellt werden I

f kann. In diesem Z_usammenfeang ist zu beachten, daS anstelle der I

• t ft « « * fri e · A · £ ·

-28- j

Zuiaeßrollen auch eine Abstreifklinge bzw. Streichleiste oder ι ein luftmesser zur Hervorbringung einer gleichmäßigen Vertei- | lung der Reaktionsteilnehmer angev/andt werden kann. Die Abspul-

L und Auf spulgeschwindigkeit der oberen Bahn 22 wird im allgemei- j nen so geregelt, daß die 3^hn selbst locker bleibt und sich im | wesentlichen au dsn TJmrIB des Schaumstoffs anpasst und bei= ^r ST)ielsv;eise genäß Pig· 1 auf dem Schaumstoff aufliegt, während

dieser während der anfänglichen Schäumst off-Bildungsstufe an- j steigt· j

Obgleich das Verfahren vorstehend in Verbindung mit e±sm
vor den Verdichten des Schaumstoffs zwischen ä.en Druckwalzen
32 und 34 durchzuführenden Ervjärmungsschritt beschrieben ist,
ist diese Erwärmung für das vorliegende Verfahren nicht wesentlich. Im SaH von sehr dünnen Schaumstoff ablagerungen, wenn J dis größte Hohe bzw. Dicke des Schaumstoffs beispielsweise
nur etsa. 13 ss «der weniger beträgt, ist der Schaumstoff so
dünn«*, daß Überschußwärme durch "Wärmeübertragung an die TJmgebungsluft verloren geht, wobei ein großer Seil der Exothermie I

der Polyurethan-Bildungsreaktion verloren geht und daher nicht
.für die ?c-Suhrung der Polymerisation zur Verfugung steht. In
diesen !"allen kann die Zufuhr von äußerer Wärme wesentlich j_

sein, um das Verfahren industriell durchführbar zu machen, so |

daß die Polymerisätions-Seaktionen mit annehmbarer Geschwindig- | jfceit ablaufen können. 17enn die physikalischen Eigenschaften

von Bedeutung sind, ergeben sich bei übermäßigen tfärmeverlu- f

sten schlechtere als optimale physikalische Eigenschaft en j ;

fliese Verschlechterung kann mittels einer erwärmten XJingebungs- |

atmos-ahäre auf ein. Mindestmaß unterdrückt werden. Im allge- |

meinen wird ^sKäsa jedoch der Schauastoff in solcher Dicke

aufgetragen, daß die Exothermie der schaumbildenden !Reaktion j

gut isoliert ist, wobei die vor der Verdichtung von außen her . ',

. i

zugesiihrte Wärme die Aufschäum-Reaktion weiter beschleunigt . '

und hierdurch höhere industrielle Produktionsgeschwindigkeiten ·

gewährleistet. Herrn der Schausstoff verdichtet worden ist» ist '

in jedem Pail eine kleinere Volumenmenge an Blähgas in Schaumstoff enthalten, die als ^grmelSsLerant und als Isolator zur \ Verhinderung eines Verlusts der Exothermie wirken könnte. Die [ Speicherung der ¥örme ist im Pail von dünneren ?_Todukten wieder- :

um wichtiger, bei welchen die Wgriaeverluste so groß sein köa- | nen, daß Schaumstoffe mit einer Snd-Dicke von etwa 25»4 lam \ oder weniger bei einer TTmgebungs temperatur von raindestens etwa f SO⁰C und vorzugsweise swisches. 93° vsiä. 138°0 verzagsnfeise la
einea Ofen ausgehärtet werden.

Das AusnaS der Verdichtung des Schaumstoffs kann innerhaTb des
Rahmens der Tteütrung in weiten Bereich schwanken» In allgeaei— | nen ist es auf dem Sebiei uex" tll S ^!rs"^^^ | Schaumstoff bekannt, daS nach der Verdichtung eines solchen
Schaumstoffs die maximal erreichbare Schaumstoffdichte "bei
Äüfrechterhaltung des Sellgs^ges des Sroaskt sei mehte von etwas unterhalb einer solchen entsprechend eines spe~ - f zifischen Gewicht von etwa t,21 liegt. Das Aus ₉ bissu ~ [ welchem der Schaumstoff $i^u.«.pungsgeasä£ verdichtet Werden kasn» | , hängt daher von der xarsprünglichexL Dichte ±a 22icht verdichte— | ]

I 1 ten Zustand sowie ?omi3 spezifischen Gewicht der angewandten * j Schaumstoff-Zusaamensetining ab. ^enn beispielsisrsise ein 3c2iais>- J stoff mit einer Dichte von etsa 1,2 g/esr* bss· elsss spssiil—

692023

r -50- . I

-30-

sohen Gewicht von 1 ,2 beim beschriebenen Verfahren verdichtet !

werden soll, darf die Verdichtung nicht mehr als etwa 1/7 der ;

!ursprünglichen Dicke ties Schaumstoffs ausmachen, da anderen- ;

falls das verdichtete Endprodukt kein zellförmiger Polyure- ί

than-Schaumstoff mehr wäre«, D_£s Ausmaß der Verdichtung beträgt ;

mithin mindestens 1/3 der ursprünglichen maximalen Höhe bzw. ;

Dicke des Schausstoffs im Aufschäumverfahren und nicht mehr ^!

als das Ausmaß der Verdichtung, bei welchem ein Endprodukt mit :

Z_ellgefüge erzielt wird, d.h. ein solches mit einer Dichte von-' ^v $,|' etwa , .:.-■*■ |

■gz 1,21 g/ecr oder weniger (75,5 lbs. per cubic foot).-' jf Vorzugsweise wird der Schaumstoff auf eine Dicke im Bereich | von etwa 1/3 bis 1/30 seiner größten Dicke verdichtet.'Es ist ■: jedoch zu beachten, daß einige Zusammensetzungen nicht auf eine | Dicke von 1i/30 der ursprünglichen Dicke verdichtet werden können, da bei einer derartigen Verdichtung das Z_ellgefüge des Endprodukts zerstört werden würde.

Auf dem Gebiet der Herstellung von flexiblen Polyurethan-Schaumstoffen kann eine große Vielfalt von Faktoren unabhängig voneinander oder in Kombination miteinander' variiert werden, um eine große Vielfalt von Endprodukten unterschiedlicher physikalischer und chemischer Eigenschaften, Porengrößen, ί Dichten, Gleichförmigkeiten und dgl. zu liefern. Die wichtig- i sten dieser Veränderlichen sind das spezielle eingesetzte j Kunstharz und/oder Isocyanat und die angewandte I^e^^e dessel- j

ben, die ^Q-nge des erzeugten Blähgases, die Art und die !!enge

des Katalysators oder der Katalysatoren sov/ie die Umgebungs- '

temperatur, unter Vvelcher die Reaktion abläuft. Als weitere _; Verfahrensveränderliche des vorliegenden Verfahrens sind die

-31- ί

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-31- j

der pro Flächeneinheit auf die Seäktions fläche aufgebrach- j ten Eealrtionsteünehmer, de? ^itpunkt der Verdichtung inbe- j zug auf den Höh- bzw. Feuchtpunkt und den 3_eendigungspunkt I der Polymerisation sowie das Ausmaß der Terdichtung und die ! endgültige Aushärte temperatur von B_edeutung. Der Fachmann wird mithin aufgrund seines Fachwissens die bei einem speziellen ! Herstellungsvorgang einzusetzenden Zusammensetzungen und anzuwendenden Bedingungen auswählen· Seine Auswahl wird dabei Selbstverständlich durch die verfügbare Ausrüstung, den Preis,..- |i zu vselchem das Produict vertrieben werden soll, und die gev/ün^c-h- j ten physikalischen und chemischen Eigenschaften des Produkts bestimmt. Die folgenden Bespiele veranschaulichen jedoch die Durchführung des ■ τγατ*·Γal^reyis - wobei der Fachmann ohne weiteres die kehren der "iJcutrung zu befolgen und sein Fachwissen über Schaumstoff-Zuscjamensetzungen für die Bestimmung der speziellen Zusammensetzungen und Bedingungen «saal'innerhalb des Itahmens der *>Jt.v*<.rung einzusetzen vermag, < um Endprodukte zu erhalten, welche bestimmten wirtschaftlichen ·

Anforderungen entsprechen· · [

In den folgenden Beispielen sind die einzelnen Reactions teilnehmer der Einfachheit halber mit ihren Warenzeichen bezeichnet. Bei diesen Seaktanten handelt es sieh um folgende: "Fomrez 50" ist ein Polyesterpolyol vom Glycoladipat-Typ der Firma 7/itco Chemical Company. ⁿE2~3000" und «3IU2000¹¹ sind Propylenoxyd-Addukte von Glycerin der Firma 'iitco Chemical Company. ES-3000 hat ein Molekulargewicht von 3000 und eine Funktionalität von 3, während ED-2000 ein Ss Molekulargewicht

-32-

XJ

von 2000 und eine Funktionalität von 2 besitzt. ⁿ2DI° ist ein. ; 80i20-Ge2d.sch der 2,4- und 2,S-Isosere von Toluoldiisocyanat. r ^η1-520^α ist ein durch die 2¹IrEa Union Carbide Corporation vertriebener Organosilicon—Surfaktant. "IiSM" ist ein n—Athylmor—' | pholin, nämlich ein Katalysator für die Polyurethanbildungs- * und Äufschäuia-Sealctionen. ZinnQI^oetoat 2-³^ ^ein weiterer Katalysator für die Polyurethanbildungs-Sealction. "P-1058^H ist ein \ Kopplun^smittel der 3"ima "STitco Chemical Company. ⁿ?;itco,--

77-86" ist ein Koppler der ?ir:sa <?i±co Cheaical Conpany. B_e± r

handelt es sich ie ein lEriäiihylenuiaain der Firma „<- J.

Process Ca» ^oea" ist eis aromatisches Diasin-Aus- |

härtenittel der Pirna DuPont. "E-70¹¹ ist ein aus polyiserisier- |

ten fettsäuren erhaltenes Polyesterharz der Firma TJitco Cheiai- ' | cal Company. ⁿSL-719" ist ein aus polyoxyäthylierteia Pflanzenöl bestehender Emulgator der l?irna. General Aniline and

Der in folgenden .'banntste Ausdruclc "Index", -wie er auf deia

Gebiet der Polyurethan-Herstellung gebräuchlich ist, bedeutet ^

das Verhältnis von tatsächlich ia Seäktionsgemisch Vorhände- |

ner Polyisocyanat-Sgnge zur theoretischen Polyisocyanat- [

Kenge, die zur Umsetzung ait allen ir^r-Jr-·:^ in Seaktionsge- :

nisch enthaltenen aktiven Tass er Stoffverbindungen erforder- ; lieh ist, multipliziert rait 100.

Beispiel 1 I

Zunächst v/urde von H_and ein Gemisch aus 150 g Ponrez 50, 67,3 g
TOI und 11,8 g eines Gemisches aus einen 2_eil P-1058, 1,5 feilen 77-86, 3,4 Teilen Wasser und 2,0 -Teilen E3K zubereitet,

-33-

-33-

das dann in einen Kasten tos etea 178 2 178 χ 127 as SrBSe J gegossen *?urde· Saeh einer Aufscliäuszeit von 5 1/2 nia srar&en j

die Seiten des Hatten geschlitzt bzts. eingeschnitten, worauf ^? ! während 20 *ητ>

der Schäumst off/in einer Sompresse von seiner maximalen Hohe von 159 am auf eine verdichtete Höhe von 32 ξξ zusarrenge drückt und hierauf 24 Std. lang "bei 110°C ausgehärtet wurde. Das so erhaltene Produkt besaS eine Zugfestigkeit von etwa 3«44 kg/cia , eine Dehnung "bzw. Längung von 93,3£ und eins P.oiSfestigkeit von etwa 2,04 kg je 25,4 sa. Der vorstehend benutzte Ausdruck "Aufsehäumzeit" "bedeutet die Zeitspanne,, die zwischen eier Biltlizsg des aufschäusibaren Gemisches und des Beginn der Yeräichtung des >« g Schaumstoffs verstrich· _ - *-J

Beispiel 2 r

Uach dem Verfahren gemäß Beispiel 1 vmrde ein gegossener |*

Schaumstoff aus einem Heaktionsgesisch hergestellt, das sas j

f T

- auf eine Dicke von 41 sm verdichtet. D_er Schausstofi

5 min lang im verdichteten Zustand "belassen und dann 24 Std. ! lang bei 11O⁰C ausgehärtet. Sa» "besaß eine Zugfestigkeit von etwa 6,31 kg/cm , eine Dehnung ■bz^7. Längung von 1235* "und eine Reißfestigkeit von etwa 2,49 kg ;je 25,4 mm.

Beispiel 3

Nach dem Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde eine Schaumstoff-

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160 g Fomrez 50, 50 g einer 20£-igen X-ösung von I£ocs±i rez 50, 5 g einer Kombination von P-1058 und 77-86 in Terhältnis 2:3, 4 g 2ΪΞΗ, 6 g Wasser und 92,7 g 2Dl Bestand und einen | Index von 100 "besaß. Der Schaumstoff wurde nach einer Auf- \ sehäumzeit von 3,5 min von seiner maximalen Höhe von 204 sr

t · I MI ·*·»

-34-

Zusammensetzung aus 15Og Fomrez 50, 3,79 g eines Gemisches aus P-1058 und 77-86 im Verhältnis von 2:3, 3,0 g 2JSM, 5,1 g Wasser und 48,0 g TDI hergestellt, deren.Index 75 betrug. Diese Zu- · sammensetzung v/urde nach einer Aufschäumzeit von 3 min von ihrer größten Höhe von 111 mm auf eine Dicke von 4 mm verdichtet* Die Verdichtungszeit betrug 5 min. worauf der Schaumstoff 24 Std. lang bei 11O⁰C ausgehärtet wurde. Das so erhaltene Produkt besaß eine Zugfestigkeit von etwa 16,4 kg/cm , eine Iiängung bzw. Dehnung von 200$ und eine Reißfestigkeit von etwa 18,73 kg je 25,4 mm. ·

dem Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde eine Zusammensetzung 75 g Fssre-s 50, 1,SS eines Gemisches aus P=I O5S und 77-86 la Verhältnis von 2:3, 1.5 g IJEM, 2,55 g Wasser und 30*3 S 2DI zubereitet, deren Index bei 95 lag. liach einer Au^- schäumzeit von 3,5 min wurde der Schaumstoff von seiner maximalen Höhe von 77 mm auf eine Dicke von 2 mm verdichtet und 5 mim lang in verdichteten Zustand belassen. Anschließend wurde der Schaumstofx 24 Std. lang bei 110⁰C ausgehärtet. Das Endprodukt besaß eine Zugfestigkeit von etwa 27,95 kg/cm , eine Xängung bzw. Dehnung von 175* ttnd eine Heißfestigkeit von etwa 12,16 kg je 25/

Beispiel 5

Auf die in S_eispiel 1 beschriebene Faise -Kurde eine Zusammen setzung aus 200 g fies Poljätherpolyols ΕΪ-3000, 3,0 g Surfaktaat jü-520, 6,0 g Dabeo xaad "Wasser is Verhältnis von Ö,15j2,S5, 1,0 g HS5, 0,4\g ZinnCS^octoat icmS 72,l| g 2DI

20236

subereitet, deren Index 97 betrug, üfach einer Aufschäuszeit von

3,5 min wurde der Schaumstoff aus seiner maximalen Höhe von : 188 mm auf eine Dicke von 7 mm verdichtet und 5 Bin lang in

Verdichtungszustand gehalten. Sodann wurde der Schaumstoff 24 j,

Std. lang bei 110⁰C ausgehärtet. Das Produkt besaß eine Zug- Γ

festigkeit von etwa 25,07 kg/cm , eine Längung bzw. Dehnung ·

von 90$ und eine Reißfestigkeit von etwa 5,84 kg je 25,4 mm.

■Roissiel 6

dem Verfahren gemäß SjgnsaA Beispiel 1 -wurde eine Zusammen setzung aus je 50 g ΕΪ-3000 und ED-2000, 1,5 g 1-520, 0,15 g Dabco, 2,85 g Wasser, 1,0 g IiEM, 37,2 g 5?DI und 0,4 g Zinn-{H)ioctoat mit einem Index von 115 zubereitet. ITach einer A-ufschäumzeit von 2,5 min wurde der Schaumstoff von seiner anfäng lichen Höhe von 95 mm auf eine Dicke von 4 mm verdichtet, wobei er 5 min lang im verdichteten Zustand gehalten wurde. Anschließend wurde der Schaumstoff 24 Std. lang bei 110⁰C ausgehärtet. Das Endprodukt besaß eine Zugfestigkeit von etwa 35,2 kg/cm , eine längung bsw. Dehnung von 159»5£ und eine Reißfestigkeit von etwa 13,7 kg je 25,4 mm.

Die zubereitete Zusammensetzung entsprach derjenigen gßm'a$ Beispiel 6, nur mit dem Unterschied, daß als Polyol 100 g ET-3000 verwendet, kein ED-2000 eingesetzt und 0,3 g Ziim-(jQ'OCtöat angewandt sss: wurden. Der Boden des Kastens ^ar* mit einem Stück Vinylbahn bedeckt. Hach einer Aufsehäuinzeit von 3 min wurde der Schaumstoff von seiner maximalen Höhe von 89 mm auf eine Dicke von 5 mm verdichtet. Die Verdichtung { dauerte 5 min, worauf der Schaumstoff eine Stunde lang bei 110⁰C ausgehärtet wurde. Der Schaumstoff verband sich gut mit dem Vinyl und ergab ein Produkt, das die vorteilhaften j Polster- und Isoliereigenschaften des Schaumstoffs sowie s die ^dielektrische Verschweißbarkeit des Vinyls besaß. . j

Beispiele 8 und 9 . !

dem Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde eine Znssznz&nssizxmg j

-36-

aus 100 g ET-3000, 0,3 g Zinn<E)^octoat, 1,5 g 1-520, 1,0 g _ I

ΪΪΞΜ, 0,8g 20^cp-iger wässriger Dabco-lösung, 2,3 g Wasser und j

38,7 g TDI mit einem Index von 100 zubereitet. Im einen Pail wur- \

de der Schaumstoff auf eine 2 mm dicke Unterlage aus eng ge- ; webt em T/ollstoff geschüttet und von seiner maximalen Höhe von

10 mm auf eine Dicke von 2 mm verdichtet, und zwar nach4iner |

Aufschäumzeit von 7,5 min· Der Verdichtungsdruck wurde 5 min j lang aufrechterhalten· Sodann wurde der Schaumstoff eine
Stunde lang bei 110°C ausgehärtet· Bei der Messung der Durchlässigkeit des Materials unter Verwendung eines Prazier-Durch—

lässigkeitsmessers mit einem Druckabfall von 12,7 mm T/asser- ■

säule über das Material war der Schaumstoff gegenüber einem !

bei - :

Durehstroo undurchlässig, während einem s=» Druckabfall von !

25,4 cm VTassersäule ein Luftdurchsatz von 0,113 aViain je

0,09 m Piäche auftrat· Im zweiten Pail bestand der einsige - !

Unterschied darin, daß als Unterlage ein handgesponnenes · I

(homespun) lockeres Gewebe verwendet wurde. In allen anderen j

Eigenschaften -waren die beiden Zusacmenseiiungen und Verfah- ?

ren identisch und lieferten gute Schichtungen des Schaum- r

Stoffs mit der Unterlage. Im zweiten Pail ergaben die Durch- f

iässigkeitsversuche bei vorheriger Anwendung derselben C-röSen i

von ^mmmmk Verdichtungsverhältnis, Aufschäumzeit, Verdien- j

irungszsit sowie Aushäsrteseit und ^temperatur bei 12i? ma f

•ζ ρ V

Wassersäule einen luftdurchsatz von 0,0232 m /min Je 0,09 m | Fläche/ und bei 25,4 cm ein Luxtdurchsats tös. et^ra 0,345 svsia |

je 0,09 m Piäche durch die Probe.^fci—' jr r,' '^^!!.riUi^aa. D?arch \

Änderung der Porosität des Unterlagematerials kann die Poro- t-

sität des endgültigen laminate aus der Unterlage und dem ι

Schaumstoff gesteuert werden· _% · |

Beispiel 10 I

B»i der Schaumstoff—Zusammensetzung dieses Beispiels wurden
ein Ädip?.t-Vorpolymer in einer Me^ge von 142,1 g, El-719 in.

einer Ke^ge von 2 g und 2 g ΪΓ3Ι5 verwendet· Das Yorpolymer |

-mirde-aus 100 g B-70-Adipatharz, 42,1 g TDI, 0,03 g Zinn- j

QJ^octoat ^¹*¹ 0,OXg Benzoylchlorid zubereitet. Bei der |

ersten Probe wurden 3,0 g Nasser, bei der zweiten Probe |

-37- I

3,2 g Wasser und bei der dritten P_robe 3,4 g Wasser aRgntssi» I

für d.ie endgültige Zusammensetzung angewandt« B_ei der ersten " ;

· I

■* Probe wurde der Schaumstoff nach einer Aufschäumzeit von ι

3 min von seiner größten Höhe von 80 mm auf eine Dicke von j

2 mm verdichtet, 5 min lang unter Verdichtungsdruck belassen ι

und dann 24 Std. lang bei 11O°C ausgehärtet. Alle Versuchs- '

verfahren waren dem ersten bezüglich Aufschäumzeit, Druck- ■

bzw. Verdichtungszeit sowie Aushärtezeit und-temperatur *

gleich, doch wurde die zweite Probe von 79 nm auf 2 jna und f

die dritte Probe von 87 mm auf 3 mm verdichtet· B_ei der K_es- f

sung der Durchlässigkeit war das erste Muster bzw. Probe bei f einem Druckabfall von 254 nm /'luftdurchlässig. Die zweite ?-
be ließ bei einem Druckabfall von 254 nm Wassersäule 0.09S3

ι I)UI ti f}

m^J/min/Je 0,09 nf Pläche und die dritte f>obe "beis gleiehea

-T X.Uf t^/ Λ I

Druckabfall 0,362 nvmiiV^e 0_t09 m Pläche durch. 3_ei diosest f

drei Proben waren mit Ausnahme der in der Zusammensetzung vor— \

reits ausgehärteter Polvurethaii-SchaxGiistoffe la

handenen Wasserserigs alle B^disgusgsn idastiaeL·- Der Durch-

lässigkeitsgrad läßt sich durch Steuerung der verwendeten.
Zusammensetzung, beispielsweise durch änderung ihres Wassergehalts, variieren. Diese Eigenart des vorliegenden Verfahrens
zeigt seine spezielle Anwendbarkeit für die Herstellu^ von %
Kunstleder bzw. Lesderersatz auf. In dieses Zusammenhang ist ... ■ ||^| zu erwähnen, daß bei Durchführung der Prazier-Durchlsssig- \ keitsversuche bei ähnlichen Schaumstoff-Susaamensetz-ungen \ unter Anwendung herkömmlicher Verfahren sur Verdichtung he— |

eine niedrigere Durchlässigkeit festgestellt -snzrüe» - *

-38-

Beispiel 11

Dieses Beispiel veranschaulicht die Anwendbarkeit des vorliegenden Verfahrens auf eine außerordentlich schnell aufschäumende Schaumstoff-Zusammensetzung und kann nicht für gewöhnliche Herstellungsverfahren benutzt werden· Derartige schnell aufschäumenden Schaumstoffe schrumpfen infolge einer Gasauswanderung aus dem Schaumstoff sowie einer Abkühlung des Gases, wodurch in den Schaumstoffzellen ein teilweiser Unterdruck verzeugt wird, was zu einem Zusammenziehen und Schrumpfen des », Schaumstoffs führt. Beim vorliegenden Verfahren werden durch die Verdichtung *me die Zellenfen£ter bzw. -wände unter Bildung eines hoch durchlässigen Schaumstoffs aufgebrochen, so daß dem Schaumstoff keine Möglichkeit zur Schrumpfung bleibt. Dieses 3_eispiel wurde auf einer kontinuierlich arbeitenden Tiaschine und nicht nach dem Chargenverfahren der vorangehenden Beispiele durchgeführt. Die Schaumstoff-Zusammensetzung bestand aus 100 Teilen X109-Kunstharz (Wyandotte),. einem Triolätherharz mit 10 bis 30j^-iger B_edeckung (capping) mit Äthylenoxyd zur Bildung endständiger primärer Hydroxylgruppen. Das X109 wurde je 100 Teile mit 0,15 Teilen Zinn-(üyi-octoat, 3,40 Teilen Wasser, 0,5 Teilen Jabco, 1,0 Teilen JTSK, 1,5 Teilen 1-520 und 56,0 Teilen TDI vermischt. Der Index betrug 120. Diese Zusammensetzung wurde auf einer kontinuierlich arbeitenden Maschine zwischen, oberen und unteren Trennbahnen aus 0,15 mm dickem Polypropylen verarbeitet. Das Polyurethan-Schaumstoffgemisch wurde sinus- bzw. wellenförmig aufgebracht und zwischen den Trennbahnen gleichmäßig verteilt, indem es durch zwei 0,81 mm weit von-

-39-

* · · * C4I

-39- !

einander entfernte ί {&iet sehwalzen hindurehgeführt wurde. Hie M_aseni2*eiigesehTiiBdiekeit betrug 30»5 m/min und die Reactionsteilnehmer wurden mit einer Durchsatzmenge von 5445 g/min

auf die Bahn aufgebracht. Die Auxschäumzeit betrug eine Minute. Die anfängliche Umsetzung fand in einem Ofen bei 6O⁰C r statt; der Schaumstoff wurde 5 min lang auf eine Dicke von etwa 1,37 mm verdichtet und anschließend 15 min lang bei 11O⁰C [ ausgehärtet. Das Endprodukt besaß gleichförmiges Gefüge mit i^iticher jDuftdurchlässigkeit und bestand aus einem guten Schaum- j stoff ohne erkennbare Schrumpfung. - . ]

Beispiel 12

Die bei diesem Beispiel verwendete Zusammensetzung bestand aus 100 Teilen Foiarez 50, 3,5 Teile/je 100 Teile,2S3 1,0 Teilen P-1058 je .'100 Teile, 1,5 Teilen 77-86 je 100 Teile, 3,4 Teilen Wasser je 100 Teile und 56,0 Teilen TDI je 100 Teile, per Index "betrug 120. Der Zumeßspalt, die Maschinengeschwindigkeit und die Trennmaterialen waren dieselben wie in Beispiel 11» Der Durchsatz betrug 6200 g/min. Der Schaumstoff wurde nach einer Aufschäumzeit von 70 s auf 1,37 mm Dicke verdichtet und eine halbe Stunde lang bei 11O⁰C ausgehärtet. Das Verdichtungsverhältnis, d.h. das Verhältnis von ursprünglicher zu endgültiger Schaumstoff dicke, betrug 10:1· Diese sehr schnell aufschäumende Schaumstoff-Zusamlaensetzung zeigte keinerlei Schrumpfung, und das Endprodukt besaß sehr hohe Durchlässigkeit und gute Gleichförmigkeit.

Beispiel 13
Die bei diesem Beispiel verwendete Zusammensetzung bestand

-40-

a	-40-	·«. * * · · • «se· » * ·	• a* * B 9	• * * * * * sas
mit,		es	a a

aus 100 Seilen ET-3000 aaaa>, jeweils auf 100 Teile bezogen, ^: j 56,0 Seilen SSI, 0,6 Seilen Z±nniJÜ~oc*oat_t 1,8 Teilen j

ET-3000, 3,8 Seilen Wasser, 1,0 Teilen HEK₉ 0,3 Seilen ;

Dabco und 1,5 Seilen L-520· Diese Zusammensetzung -wurde un- ]

ter denselben Bedingungen wie in Beispiel 12 verarbeitet, j jedoch mit einen Durchsatz von 5350 g/min. Die Aufschäuiazeit ] betrug 90 Sekunden· Diese schnell aufschäumende, normaler- j

weise stark schrumpfende Zusammensetzung ergab einen guten, ! hoch durchlässigen Schaumstoff, bei welchem der größte Teil j der 2_ei2._wände durch Verdichtung des Schaumstoffs aufgebrochen": Tj

-worden -war, während dies« Zellwände noch unvollständig poly- \

jnerisiert und daher noch weich -»raren· ι

Beispiel 14 {

Folgende Versuche beziehen sich auf durch Lagen au3 Nylon-Bahnsaterial verstärkte Polyurethan-Schaumstoffzusammenset- ; zungen· Durch änderung der liaschenweite des Bahnmaterials
kann dessen Lage in Endprodukt entsprechend variiert werden.
Bei den folgenden Versuchen bestand die Zusammensetzung aus
100 Teilen Pomrez 50 mit, jeweils auf 100 Teile bezogen,
3,4 Teilen Wasser, 3,5 Teilen.EEH, 1,5 Teilen 77-86, 1,0
Teilen P-1058 und 44,9 Teilen TDI. Der Index betrug 105.
B_ei allen Versuchen mirde eine kontinuierlich arbeitende
Schaumstoff-Herstellungsmaschine mit Oberen und unteren
Trennbändern aus Polyäthylen von jeweils 0,15 mm Dicke benutzt· Die Schaumstoff masse -wurde sinus- bzw· wellenförmig
aufgetragen und durch Passieren durch zwei Quetschwalzen
gleichmäßig verteilt· Die Kaschinengesehv/indigkeit wurde auf
etwa 24 m/min eingestellt \ind der Durchsatz der Reaktions-

-41-

teilnehmer betrug 6167 g/min. Bei allen Versuchen betrug Äufsehäuaieit ϊ%25 min und ττατύβ der Schaums eof f zwischen etwa 1,07 mm voneinander entfernten Stahlwalzen von 3Q5 na - Durchmesser verdichtet» Der Schaumstoff wurde auf gewebte Nylon-Bahnen verschiedener Maschengröße aufgebracht. Sine solche Bahn besaß 76 χ 80, eine zweite 100 χ 70 und eine dritte 63 χ 52 Maschen je 25,4 mm (count mesh). In allen Fällen wurde der Schaumstoff auf das Eahnmaterial aufgebracht # - -i#%nd wurden die Heaktionsteilnehmer an den Einlauf walzen ix -dieses Material hineingeblickt· Die endgültige Lage des Verstärkungsmaterials im Schaumstoff hing von der Gevebedichte des Materials ab. Das isäriM* lockerste Gewebe, nämlich das mit 63 x 52 Maschen, befand sich schließlich an der Oberseite des Endprodukts, während sich das dichte Gewebe mit 100 χ Maschen (je Zoll) an der Unterseite des Endprodukts befand. Das Gewebe mit Z-nischengröße besitzenden Maschen befand sieh in der Mitte der Höhe des Endprodukts. Bei diesen Versuchen wurde die Umsetzung in einem Ofen bei einer Temperatur von 60⁰C und die endgültige Aushärtung 6 min lang bei 104⁰C durchgeführt. Das. Verdichtungsverhältnis lag bei 20:1. Bei Anwendung derselben Zusammensetzungen und bedingungen in Verbindung mit einer versponnenen (spun bonded) Kr» 200 — Polyestermatte der Firma DuPont dehnte sich das Polyester während des AufSchäumens zusammen mit dem Schaumstoff aus, wobei der Schaumstoff über seinen gesamten Querschnitt hinweg mit dem Polyester verstärkt wurde·

-42-

• · « a a

: m

-42-

Die im folgenden beschriebene Zusammensetzung Λ7τιταβ zur Schichtung eines verdichteten Polyurethan-Schaumstoffs mit einer rostfreien Stahlfolie von et^a 0,13 mm Dicke verwendet. Die Zusammensetzung bestand aus 100 Teilen ET-3000 mit, jeweils \ auf 100 Teile bezogen, 56 Teilen TDI mit einem Index von j 120, 0,6 Teilen ZinnCiD^octoat, zusätzlichen 1,8 Teilen F

ET-3000, 3,8 Teilen Wasser, 1,0 Teilen ΠΞΜ, 0,3 Teilen Dabco |

und 1,5 Teilen L-520. Diese Zusammensetzung wurde auf einer kontinuierlich arbeitenden Maschine zwischen 0,15 mm dicken Bahnen aus Polyäthylenfolie verarbeitet und zwischen Quetschwalzen verteilt, die einen Spalt von 0,97 am Breite festlegten. Der Schaumstoff «urde durch ,sssss Druckwalzen von 305 222 r

-43-

Durchmesser auf eine Dicke von. 1,37 mm ve_rdichtet. Das Verdichtungsverhältnis betrug 10:1 und die Aufschäunzeit 70 s. Die Maschine lief mit einer 3QBk Lineargeschwindigkeit von etwa 24 m/min, während der Durchsatz der Reaktionsteilnehmer 5350 g/min betrug· Das Endprodukt bestand aus einem verdichteten Schaumstoff, der feet mit der Polienunterläge,verbunden war»

Beispiel 16 ' j:

Bei diesem Beispiel wurde ein verdichtetes Polyurethan-Schauin^ \ stoffprodukt hergestellt, das mit einer am ausgehärteten h Schaumstoff anhaftenden behandelten Mylar-Deekbahn geschieh- I

■ · ' 1

tet ist. Die in der Maschine verarbeitete Zusammensetzung %

bestand aus 100 Teilen Jomrez 50-Harz mit, jeweils auf 100 f Teile belogen, 44,9 Teilen· TDI, 1,5 Teilen 77-86, 1,0 Teilen f

F-1058, 3,5 Teilen SFSM und 3,4 Teilen "'asser. Die Trennflächen, zwischen immm v/elche der Schaumstoff geschüttet vrurde, bestanden aus 0,15 mm dicken Bahnen aus Polyäthylen. Die obere Bahn

war an ihrer Unterseite mit einer Mylar-Schicht bedeckt, so daß anstelle des Polyäthylens das' T.iylar iait der Oberseite des Seha-uisstoffs in Berührung stand. Die verteilten Reaktionsteilnehnier 'wurden gleichmäßig zwischen den Bahnflächen mittels eines Ziuneß-^alzspalts von 0,444 mn Weite ausgebreitet und nach einer Aufschäuaizeit von etwa 90 s zwischen sv/ei Stahlvfalzen von 305 xcra Durchmesser verdichtet, die zwischen sich einen Walzspalt von 3,1 mm T.'eite festlegten. Die LTaschinengeschwindigkeit betrug 24 m/min und der Durchsatz 6167 g/min. Das Verdichtungsverhältnis lag bei 6:1» Das Endprodukt war ein guter verdichteter Schaumstoff, der an seiner Oberseite gleichmäßig mit der iSylar—Deckschicht verbunden war.

Beispiel 17

Die in folgenden "beschriebene Zusammensetzung vrurde sur Herstellung der Proben "benutzt, von welchen die Daten des verdichteten A-usgangsnaterials gemäß den Pig. 6, 7 und 8 erhal-

ten wurden. Diese Zusammensetzung bestand aus 100 Teilen Joinrez 50 mit, bezogen aiii jeweils 100 T_sile, 44,9 Teilen TDI, 3,5 Teilen KSK, 3,4 Teilen ST_asser, 1,5 Teilen 77-86, 1,0 Teilen Ϊ-1058 und fis 0,25'Teilen 5"-1 _f eines Rußpigments.~ Der Index betrug 105. Diese Zusammensetzung vrurde auf einer Ixnstinuierlieh arbeitenden Maschine zivischen 0,25 mn: dicken Polypropylenbahnen verarbeitet, wobei der Z_umeßspalt auf 0,37 mn B-reite eingestellt war. Der Walzspalt zwischen den einen Durchmesser von 305 222 besitzenden Druckwalzen schvrankte

-44-

zwischen 6,86 ran ,"'zur Herstellung eines Produkts einer Dichte

0,091 , 3
von etwa ^7°·"* g/cni und 0,89 ses zur Herstellung eines Produkts einer Dichte von etwa 0,945 g/cm · Die Aufschäuinzeiten
schwanksten je nach dem jeweiligen Arbeitsgang ebenfalls zwischen 60 und 90 s. Die Kaschinengeschwindigkeit "betrug etwa [ 24 m/min und der Durchsat« an Esaktiessteünehnerii 6177 g/min, i

Die Massen vrurden bei etwa 82⁰C ausgeharrt et. In diesem Zusam- ·

menhang ist erwähnenswert, daß die den Stand der Technik be- \

treffenden Daten in den Pig. 6, 7 und 8 von Schaumstoffen der- > selben Zusammensetzung wie vorstehend beschrieben, jedoch j mit Ausnahme der 3,0 T_eile BEM je 100 Teile, bei nach der Aushärtung auf die angegebene. Dichte verdichteten Produkt erhal- . j

ten wurden.

Beispiel 18

-45-

Zur Darstellung der Auswirkungen verschiedener Trennflächen- j

Temperaturen auf dis Eautfläehe wurden verschiedene YexSuche j

unter Verwendung der nachstehend beschriebenen Zusammensetzung j

durchgeführt. Diese Zusammensetzung l&tand aus 100 Teilen j

Pomrez 50, 46,9 Teilen TDI, 3,4 Teilen Wasser, 3,5 Teilen ! NEM, Ij,5 Teilen 7J-86 und 1,0 Teilen P-1058, jeweils auf 1oo

Teile bezogen. Der Index betrug 109· Die Trennflächeii waren ₄

0,25 mm dicke Polyäthylenbahnen. Sine 2,4 m lange im* Asbest- j

platte wurde in innige Berührung mit der Außenfläche jeder ]

T_rennflache gebracht, und zwar ab einem etwa 150 mm stromab ]

der 10,9 mm voneinander entfernten Zumeßwalzen gelegenen I

Punkt. Die obere platte war so geneigt, daS die obere Poly- ]

äthylenbahn mit an der Platte anliegender SchauastofT-Dber- ]

11 ·■·· · ·

Es ist zu beachten, daß das beschriebene Verfahren auf

maximaler -Schaumstoff-Massen unterschiedlicher/Dicken anwendbar ist, wobei die maximale Dicke u.a. von der Menge der pro Flächeneinheit aufgetragenen Reaktionsteilnehmer, der erzeugten Blähmittelmenge und eier speziellen angewandten Polyurethan-Z-usammensetzung abhängt· Das vorliegende Verfahren kann rnit-

-45- ·

seite an dieser Asbestplatte* entlanglief, wobei jede Asbestplatte als Wärmehaube für den anliegenden Polyäthylenfilm j diente· Die Maschinengeschwindigkeit betrug bei einer Aufschäumzeit von 2 min etwa 1_f2 m/min. Die Druckwalzen waren so eingestellt, daß sie den Schaumstoff von einer maximalen Höhe bzw. Dicke von 178 mm auf eine Dicke von 25,4 mm verdichteten. Der Wgrmehaubeneffekt der Asbestplatten senkte die Temperatur der Schaumstoff-Oberfläche und führte zur Bildung einer zähen, undurchlässigen Haut an jeder Außenseite des Schaumstoffs. ITach der Iff Verdichtung wurde der Schaumstoff eine Stunde lang bei 99°C in einem Ofen ausgehärtet·

uxn auf oGn&tunö1»oii—ii&öiJi^f* SnO^wSSSLt; ifsrSiin., d.<2?Si Höhe bzw. Dicke zwischen nur etwa ?l_t,',<> 3,2 mm und bis zu etwa 305 mm und mehr liegt. Vorzugsweise wird dieses Verfahren jedoch ir. Verbindung mit Zusammensetzungen angewandte welche eine maximale Höhe bzw. Dicke von etwa 178 vm oder darunter liefern· _t

Die Temperatur und die Dauer der Aushärtung des verdichteten

Schauristoffs stromab der Druckwalzen variieren je nach der I

speziellen angewandten Zusammensetzung und in deJr Praxis |

auch, in Abhängigkeit von der Gyöße des verfügbaren Ofens .Die *

<<<* ill < a

« «ft* ■«·!

-46-

Minde?t-Aush&rtetemperatur bei Anwendung τοη erwärmtem Umgebungsbedingungen liegt bei mindestens 60°C. Herkömmlicherweise liegt jedoch die Temperatur für die endgültige Aushärtung bei etwa 93 - 138°0 bei Verwendung von Heißluft, während die Zeitspanne ₉ während welcher der Schaumstoff dieser Temperatur ausgesetzt ist, bei Verwendung von Heißluft in allgemeinen bei etwa 2-6 min liegt· Es ist zu beaohten, daß eine Endaus— _._ härtung für das Verfahren nicht unbedingt notwendig 1st, da ^praktisch alle Schaumstoffe in ausreichendem Maß exotherme Wärme zur vollständigen Aushärtung des Schaumstoffs erzeugen· 2s kann auch wünschenswert sein, stromauf der Druckwalzen eine Erwärmung vorzusehen; für diesen Zweck wird eine Umgebungstemperatur von mindestens 60⁰C bevorzugt· Wie erwähnt, | ist es in der Praxis wünschenswert, das Verfahren in erwärmter Umgebung durchzuführen» um die Durchführung eines schnellen Industriellen Verfahrene zu ermögliclfn und optimale phy-

alkalische Eigenschaften des Endprodukte zu erzielen· ;?

W_enn das schaumbildende Reaktionsteilnehmer-Gemisch am Punkt A auf die Unterlage 12 aufgebracht wird, beginnt sofort die polyurethanbildende Reaktion. Wenn jedoch die Gasentwicklung eintritt, bevor das Gemisch die Zumeßwalzen durchlaufen hat, wird die Bildung des Z_ellgefüges durch die Zumeßwalzen zunichte gemaoht· Aus diesem Grund wird die Katalyse der Zusammensetzung vorzugsweise so modifiziert, daß der Zeitpunkt, an welchem die Gasentwicklung durch die Wasser-Isocyanat-Reaktion einsetzt, verschoben wird. Die Z_eitspanne zwischen dem Mischen der Reaktionsteilnehmer und der Einleitung der Erzeu- |

-47-

S ft

ν c · β ·

-47-

gung des Blähgases zum Aufschäumen des Schaumstoffs wird als Fließzeit (cream time) bezeichnet· Durch geringfügige Herabsetzung der Menge des in der Schaumstoff-Zusammensetzung vorhandenen Katalysators kann diese Fließzeit verlängert werden. Bei Verwendung eines Polyesterharzes kann beispielsweise durch j Verringerung der M_enge an HEM, Dabco oder einem anderen vorhandenen Katalysator im Vergleich zu einer herkömmlichen

_x;,^J5chaumstoff-M_asse die Fließzeit verlängert werden. B_ei Verwen- ; %.fyidung eines Polyätherharzes ergibt eich eine ähnliche Verlange- f rung der Fließzeit durch Herabsetzung der M_enge an HEM oder . ~ einem anderen eingesetzten Katalysator im Vergleich zu einer herkömmlichen Schaumstoff-Masse· Die spezielle angewandte Katalysatormenge hängt von anderen in Erwägung zu ziehenden Eigenschaften der Zusammensetzung sowie von der Fließzeit

ab. Falle eine verstärkte Katalyse bei entsprechender Ver-• kürzung der Fließzeit gewünscht wird, muß die Maschinengeschwindigkeit erhöht werden» um eine Zumessung bzw. Verteilung des Gemisches nach Beginn des Auf schäumens zu verhindern·

Bei der praktischen durchführung der .'Jitvic^ung sollte das kontinuierliche Verfahren mit einer linearen Feuergeschwindigkeit von etwa 15 m/min oder mehr durchgeführt werden, wobei Produktionsgeschwindigkeiten von mindestens 24 bis 36 m/min bevorzugt werden· Zur Gewährleistung derart hoher Pro- ~ . duktionegeschwindigkeiten muß die Ablaufgeschwindigkeit der polyurethanbildenden und der gasentwickelnden Reaktion beträchtlich erhöht werden, damit keine außergewöhnlich langen Produktionsanlagen mit sehr großen öfen angewandt werden müssen und um zu gewährleisten, daß die Polymerisation im wesentlichen

-48-

692023

beendet 1st, wenn das Schaumstoff produkt vom Hers tellungsband abgenommen wird· Optimale rolymerisatlonsgeschwindigkeitezi bsi vorgegebener Zusammensetzung werden bei einem hohen Verhältnis Tfca innerer Wärme im schaumbildenden Reaktantengemisch zur · Eeaktantemaasse erzielt« Je größer die Höhe der aufgeschäumten Hasse 1st, desto größer 1st daher bei vorgegebener Zusammensetzung das Verhältnis von Innenwärme zu Masse und desto höher ist die Ablaufgeschwindigkeit der polyurethanbildenden Reaktion imd dea? blähgasentwiekelsden Reaktion· Aus diesem Grund kann - _r -_; | bei einer vorgegebenen Zusammensetzung, wenn ein Schaumstoffprodukt alt einer maximalen Höhe bzw» Dicke von etwa 200 mm oder darunter hergestellt werden soll, im allgemeinen vorausgesetzt werden, dass das Verhältnis von Innenwärme zu Masse . , derart ist, daä die polyurethanbildenden und gasentwickelnden [. Reaktionen so langsam ablaufen, daß eine Produktionsleistung von 15 a/ain odar mehr nicht wirtschaftlich erreichbar ist, da die Länge dejr Herstellungsbands und die Größen der öfen außerordentlich groß sein müßten; dies trifft insbesondere dann zu, wenn Schaumstoffe alt maximalen Höhen von etwa 76 mm oder weniger hergestellt werden sollen»

man
Herkömmlicherweise würde/für die Herstellung eines flexiblen Polyester-Polyurethan-Schaumstoffs nicht mehr als 2,5 Polyesterharz vom Morpholintyp-Katalysator, wie HE5I_P n-Methyl-~ morpholin und dgl· oder eine äquivalente M_enge eines ähnlichen Stoffs mit ähnlicher katalytischer Wirkung zur Beschleunigung der TTretharibildungs-Reaktion verwenden. Größere Katalysatormengen als die vorgenannten würden bei herkömmlichen Verfahren

zu einer Schrumpfung des endgültigen Schaumstoffprodukts und

j '.- - Kithin zu seiner wirtschaftlichen Unbrauchbarkeit führen. Haß

* vorlegende Yerfahren vermeidet dagegen die Schwierigkeiten der |:

- S

Schrumpfung durch Aufbrechen der Zellmembranen wehrend des Yer-

F^-

\ äichtungaschrittsr bevor die Zellmembranen vollständig poly- fmerisifirt sind, um hierdurch die Entstehung eines ein Schrumpfen verursachenden teilweisen Unterdrucks in den Zellen des Schaumstoffproduktβ zu verhindern· Mithin können beim beschriebenen yerfahren Katalysatormengen von bis zu 4 5·» bezogen auf das Polyesterharz, angewandt werden, wodurch die Ablauf geschwindigkeit der-polyurethanbildenden Reaktion beträchtlich erhöht wird, die zur Bildung des Produkte benötigte Aufschäumzeit herabggsetzt wird und die Behandlung, der Massen mit industriell annehmbaren t&mi/jhmä* Arbeitsgeschwindigkeiten und Ausrüstungen ermöglicht wird· In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß eine Polyester-Polyurethan-Masse mit nicht f mehr als 2,5 - 35» HEM oder eines vergleichbaren Katalysators ^; eine Aufschäumzeit von mindestens 2,5 - 3 min haben würde, während die <*tü«rungsgemä8 einsetzbaren Katalysatormengen

I ohne weiteres Aufschäumzeiten von 60-9Os zulassen.

In Polyäther-Polyurethan-Systemen ist im allgemeinen eine

stärkere Katalyse dor urethanbildenden und blähgasentwiekeln- ]

den Reaktionen erforderlich, während in einem Äther system __ ]

üblicherweise zwei oder mehr Katalysatoren angewandt werden. j

Herkömmlicherweiee wird ein organometallischer Katalysator, ·

wie ZinnCH)ioctoat, in einer H₈ ¹¹Se, ^von etwa 0,25 - 0,3 Teilen :

je 100 Teile bzw» 0,25 - 0,3£» bezogen auf Polyätherharz,

wird - ,

und ein Katalysator vom Amin-Typ, wie Daboo, in giner Menge

-50-

wird

-50-

von .etwa 0,15#, bezogen auf' Poiyäther, angewandt. Auch in diesem Fall verursachen wesentlich größere Katalysatormengen als die angeführten ein Schrumpfen des Schaumstoffs.

20236

r'ungsgemäß können jedoch Dabfto-Iiengen von etwa 0,5 - 1 ·θ£, ] bezogen auf Poiyäther, und außerdem größer© Mangan an orgasfc=' \-

metallischen Katalysatoren eingesetzt werden, obgleich die ^!jf stärkere Katalyse vorzugsweise nur durch Erhöhung der Menge an Dabco erreicht wird· B_ei Anwendung der herkömmlichen Katalysatormengen würde die Aufschäumzeit für einen Polyäther-Schaumstoff mit einer maximalen Höhe bzw» Dicke von etwa 200 mm oder darunter etwa 2,5-5 min betragen« während die beia vorliegenden >Verf ahren mögliche erhöhte Katalysatormenge Aufschäumzeiten von etwa 60 - 90 β gewährleistet.

Bei Anwendung der. oben genannten erhöhten K_atalysatormenge in

einem Poiyäther- oder Polyestersystsa wird die Polymerisat tions-Reaktion/' de.rart beschleunigt, daß der Zeitpunkt, an welchem die Polymerisation vollständig beendet ist, im Vergleich zu ähnlichen, geringere Katalysatormengen enthaltenden ( Zusammensetzungen wesentlich früher und im allgemeinen be- f

reite nach etwa 3 *- 4 min nach dem Mischen der Reaktionsteilnehmer erreicht wird.. Wenn <ncÄ*t.t*ungsgemäß Schaumstoffe mit maximaler Höhe bzw. Dicke von etwa 200 mm unter Verwendung einer größeren Katalysatormenge hergestellt werden, erfolgt · mithin die Verdichtung des Schaumstoffs auf ein Drittel oder weniger seiner größten Höhe innerhalb einer Zeitspanne von etwa 1—4 ain nach des Mischen der Reaktionsteilnehm^er.

-51-

Bei einer Erhöhung der katalytischen Wirkung wird die Aufschäumzeit entsprechend verkürzt· Je nach der speziäLlen Lage der Zumeßwalzen under der Maschinengeschwindigkeit kann dies

jedoch unerwünscht sein· Selbstverständlich kann die durch verstärkte Katalyse ermöglichte erhöhte Maschinengeschwindigkeit die Anwendung einer zweckmäßigen Aufschäumzeit zulassen· Falls jedoch eine verlängerte Aufschäumzeit erforderlich ist, kann dies durch Änderung der Drehzahl des Rührwerks erreicht werden, welches die Re akt ions teilnehmer im Mischkopf vermischt.

Be kann sich als wünschenswert erweisen, dem Verfahren zusätz-"> liehe Verfahrensschritte hinzuzufügen, sobald der Schaumstoff aus dem Ofen ausgetreten ist. Wenn der Schaumstoff beispielsweise als Leder-Ersatzstoff hergestellt wird, kann es vorteilhaft sein, unmittelbar stromab des Ofens 36 einen Farbstoff auf die Oberfläche des Schaumstoffs aufzubringen. W_enn der Schaumstoff als tragende Unterlage Verwendung finden soll, beispielsweise für Thermostaten oder andere an der wand montierte Gegenstände, kann es wünschenswert sein, den Schaumstoff mit einem zweckmäßigen Klebmittel und einer Trennfläche zu beschichten, die während des Sehaümstoff-Herstellungsver« " fahrens auf das Klebmittel aufgebracht wird. Je nach dem be-" treffenden Verwendungszweck des nach dem beschriebenen Verfahren hergestellten Schaumstoffs kann dieser in Rollen, wie der dargestellten Rolle 46, gelagert- oder mit Hilfe passender Hesser in flache Platten oder in jede andere handelsübliche P_orm geschnitten werden· ■

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ist zu 'beachten, daß die an Ober- und Unterseite des Schaumstoffs hervorgebrachte genaue Oberflächen-Formgebung beträcht-

lich variiert -werden kann, indem die Temperatur einer oder

12 und 22
"beider Trennbahnen/in der Verfahrensstufe unmittelbar vor der I Verdichtung geändert wird* während die anfängliche ScHWbildung I ▼or sich geht. Wemä ein© uiessr xiäehen oder "beide beispisls= =

202

weise starker erwärmt werden, d.h. auf einer gs höheren Tempe- ;

ratur als derjenigen der benafekbarten Schaumstoff-Fläche ge- |

halten werden, tritt an der erwärmten Oberfläche eine stärkere f

Ausdehnung und Bildung des Schaumstoffs auf, so daß die Schaum- j

stoff-Oberfläche ein noppen- oder wildlederartiges Aussehen j

erhält und eine gewisse Oberflächen-Durchlässigkeit besitzt. ι

ν&α& dagegen eine der Trennflächen auf eine Temperatur unter s

derjenigen der benachbarten Schaumstoff-Fläche abgekühlt wird, \

beispielsweise durch Anwendung einer Wärmehaube zur Abfuhr von f

Wärme von dieser Trennfläche, wird eine glatte, zähe und ver- |

gleichsweise undurchlässige Oberfläche hervorgebracht. Zur . I

»iM» Eaii-BriTicmig gQÜLta die Trennfläche auf ■ I

einer niedrigeren Temperatur gehalten werden alff die benach- | barte Schaumstoff—Oberfläche. Die jeweilige Erwärmungs- oder
ISahXtemperatur. die zur Gewährleistung eines bestimmten Ober—

flächen-Ausseliens bzw· -Konfiguration, erforderlich ist, |

schwankt in Abhängigkeit von der jeweiligen Schaumstoff-Zusam- |

mensetsung, der Schausistoff-Oberflächentemperatur, der ange- |

wandten Produktionsgeschwindigkeit und dem gewünschten Ober- |

flächen—Aussehen·-Außerdem können mit Hilfe- spezieller Trenn» |

flächen unterschiedliche Haxt|effekte hervorgebracht werden, |

und zwar je sach des betreffenden Material, dem fieibungs₌ ■ |

koeffizienten der Trennfläche, ihrer Glätte und Gieichmäßgkeit |

-S3- }

sowie dem Vorhandensein oder fehlen einee Prägemustere auf
dieser Trennfläche.

Ersichtlicherweise kann nach dem beschriebenen Verfahren eine j Vielfalt von Polyurethan-Schaumstoff produkten hergestellt | werden, die unterschiedliche Dichten, Dicken, PörengroBen, ί Oberflächen-Eigenschaften oder -Konturen und ähnliche physi- _f

Unter · |

kaiische Eigenschaften besitzen, mm den für die Durchführung j

der N**vrung erforderlichen Verfahrensschritten kann mitnin [ eine große Anzahl von Veränderlichen geändert werden, um die " |

Eigenschaften und Charakteristika des Endprodukts zu ändern· |

Vom Standpunkt der Verwendungsfähigkeit als L_eder-Er3atz- |

stoff bzw. Kunstleder besteht eine bedeutsame Eigenschaft t des Endprodukts in seiner Porosität· Die Porosität wird durch
die spezielle verwendete polyurethanbildende Zusammensetzung,

. '. die anfängliche und endgültige Dichte des Produkts, den Z_eit-

punkt, an welchem die Verdichtung gegenüber der Bildung des | Schaumstoffprodukte erfolgt, d.h. das Älter· 4es Polymeren

Ϊ bei der Verdichtung, die dem zu bildenden Schaumstoffprodukt

zugeführte oder von ihm abgeführte Wärmeenergiemenge und die
I DurehführgeschTflndigkeit des Verfahrens bestimmt. Es liegt
ξ ^L - innerhalb des Könnens des ^achaaims, diese speziellen Bedingungen einzustellen und zu modifizieren, um auf diese Veise
die endgültigen Eigenschaften des Endprodukts zu bastiasen*

Es ist darauf hinzuweisen, daS dieses neuartige Verfahren
eine Eeihe^neuartiger Produkte lieTert. obgleich, die

alle Susaaamensetsxaagen -cssfasses, di« «ieh für die

20

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von flexiblen Polyurethan-Schaumstoffen eignen, und außerdem auch wsitere Zusammensetzungen "beeinhaltan, welche wegen ihrer Schrumpfung anderweitig für industriell hergestellte Polyurethan-Schaumstoffe ungeeignet sind, sind die r*eu«rungsgemäßen Produkte neuartig im Vergleich zu Produkten, die unter Verwendung identischer Zusammensetzungen unter Verdichtung und Festigung bzw. Fixierung des Produkts nach der Aushärtung hergestellt worden sind. Diese Unterschiede sind in den graphischen Darstellungen der Fig* 6, 7 und 8 veranschaulicht, welche Verglei-

ehe inbezug auf eine einzige Schaumstoff-Zusammensetzung der Art gemäß Beispiel 17 darstellen, welche auf die in diesem Beispiel beschriebene tfeise zur Herstellung unterschiedlicher Erzeugnisse behandelt worden ist, Die durch die mit "Stand,-' der Technik" bezeichneten Linien in diesen drei graphischen < Darstellung gekennzeichneten Produkte wurden zunächst nach herkömmlichen Verfahren hergestellt und ausgehärtet und anschließend ebenfalls nach herkömmlichen Yerdichtungsverfahren erwärmt» verdichtet und ausgehärtet· Die mit "verdichtetes Ausgangsmaterial¹¹ bezeichneten Linien in den grfi.j aischen Darstellungen veranschaulichen die Eigenschaften oiner der für die dem Stand der Technik entsprechenden Daten verwendeten Zusammensetzung praktisch identischen Zusammensetzung, wobei sich die Unterschiede des Endprodukts aus der in Seiepiel 17 beschriebenen andersartigen Behandlung bzw. Verar- beitung ergeben. Die Vergleichsdaten für die Zugfestigkeit in Maschinenrichtung, die Scherfestigkeit und die Zugfestig- j keit in Richtung der Z-Achse wurden für Schaumstoffprodukte \ mit jeweils der gleichen endgültigen Dichte bestimmt» Mit |

920236

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-55-

f anderen Worten bedeutet dies, daß das <nc*t«.rungsgemä£e 3£ate— % rial! und die herkömmlichen Produkts* die für die B^stissriffig " t der in den graphischen Darstellungen angegebenen Daten be- \ nutzt wurden, praktisch die gleiche anfängliche Zusammecset- I] zung besaßen und zur Erzielung jeweils der gleichen Dichte \\ aller untersuchten Proben verdichtet wurden· Aus diesen Vergleichsdaten ist mithin ohne weiteres ersichtlich, daß die 4t«M«*ungsgemäßen Produkte gegenüber den herkömmlichen Produkten wesentlich überlegenere Eigenschaften besitzen· Ob- ' fj gleich die genaue "TTraehe, auf welche diese physikalischen Unterschiede zurückzuführen sind, nicht genau bekannt ist, wird angenommen, daß sich dies wie folgt erklären läßt: Die Polyurethan-Bindungen sind unter Wärme reversibel; dies bedeifet, daß bereits gebildete Polyurethan-Bindungen durch Anlegung vcn Wärme aufgebrochen werden können und sich anschließend wieder zurückbilden· Dies ist das Prinzip, auf welchem das herkömmliche Verfahren der Verdichtung nach- der Aushärtung beruht· Bei dieser Aufbrechung und Rückbildung bilden sich jedoch nicht alle aufgebrochenen Polyurethan-Bindungen zurück, so daß die aufgebrochenen Bindungen ihre anderenfalls vorhandene Festigkeit vermissen lassen. Bei der V_erdichtung des S_chaumstoffs auf der Maschine auf mindestens 1/3 seiner ursprünglichen Dicke wird die im Sghaumstoff enthaltene T/ärme, sofern der Wärmeverlust kontrolliert wird, auf einen wesentlich Heineren Raium beschränkt· Aus diesem Grund ist nach der Verdichtung, wenn _;ein beträchtlicher Teil des eingeschlossenen Gases ausgetrieben worden ist, die im verdichteten Produkt pro M_asseneinheit des Polymeren enthaltene. Wärmemenge bedeu-

- , -56-

c% η η

-56- - f

tend größer. Es wird angenommen, daß diese zusätzliche :Wt ;

Trärse je Masseneinheit zur zusätzlichen Quervernetzung des Poly- j

iaeren und zur davon herrührenden größeren Pestigkeit des 2SEd* j

produkte beiträgt· Venn das vorliegende Verfahren unter Erwär- j

mung der umgebungsatmosphäre durchgeführt wird, werden infolge )

dieser zusätzlichen Quervernetzung optimale physikalische j

Eigenschaften erzielt· Aus diesem Grund unterscheiden sich die \

Tftcu,f.füngegemäßen Produkte bei vorgegebener Produkt-Dieitfce '

von den herkömmlichen Produkten inbezug auf die größere An- i

zahl von in den -wtÄittjungsgemäßen Produkten vorhandenen Poly- | urethan-Bindungen und -Quervernetzungen·

Ss ist zu bemerken« daß das vorliegende Verfahren neben der
Lieferung eines Produkts mit den vorstehend genannten verbesserten physikalischen Eigenschaften auch insofern bemer- f

kenswert ist, als es eine wirtschaftliche und genaue St^erung
der endgültigen Eigenschaften des hergestellten Produkts ermöglicht· Da für die Herstellung eines verdichteten Srzeug-
* ni^asee nur ein einziger Arbeitsgang erforderlich ist, wird
eine größere Gleichförmigkeit des Endprodukts erzielt als dies
mit zwei getrennten, unterschiedliehen Verfahren, wie dies
herkömmlicherweise der Pail ist, möglich ist·

Im allgemeinen ist zu beachten, daß dieses neuartige Verfahren
bevorzugt auf Schaumstoff-Zusammensetzungen mit einer maximalen Aufechäumhöhe von etwa 3,2 - 178 mm und auf Verdichtungsgrößen im Bereich von etwa 1/3 bis etwa 1/30 der maximalen Höhe bzw· Dicke des Produkts anwendbar ist. S_elbstver- I ständlich kann je nach der Anfangsdichte und -dicke des j

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betreffenden Schaumstoffs der volle Bereich von 1/3 bis la Hinblick ds^prauf üicht anwendbar sein, daS die Dichte dem Endprodukts zur Beibehaltung eines Zellgefüges eine;' Dichte von etwa 1,2 g/ca' nicht üöerschritten werden darf.

In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß es bei speziellen Zusammensetzungen wünschenswert sein kann, die Zeitspanne su verlängern, welche die Zusammensetzung zum Erreichen der Anstiegspitze benötigt, damit die Polymerisation vor der Anstiegepitze und mithin vor der Verdichtung weiter "" fortschreiten kann. Zu diesem Z^eck können der Schaumstoff-K_&8se Schauainhibltoren zugesetzt werden, beispielsweise hydriertes Hckelchlorid und ein Amin, welche Aminhydrochloride bilden·

Xine besondere wichtige und wünschenswerte Eigenart des vorliegenden Verfahrens besteht in der Aufbrechung der Z₈Ilaembranen durch Ausübung einer Druck- bzw. Verdichtungskraft in Verlauf des Verfahrens. Tffie erwähnt, variiert das Ausmaß des Zellwandbruchs in Abhängigkeit von der Größe und Geschwindigkeit der Verdichtung, dem Ort der Verdichtung und der betreffenden, der Verdichtung unterzogenen Zusammensetzung. [ Diese Eigenart oder B_eeoixderheit des vorliegenden Verfahrens, die als Selbstvernetzung bezeichnet werden könnte, tritt jedoch in jedem Fall in bedeutemdem Grad zutage* Hlertlurch wird ein Produkt geliefert, das verhältnismäßig porös ist, wobei der Grad der Porosität voe Ausmaß der Selbstvernetzung, der Dichte dea Produkts und der Art der auf dem Produkt gebildeten Haut abhängt. Diese Produkte eignen sich jedoch

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wegen dieser Porosität ganz "besonders für Anwendungsgebiete, wie für ψβΜ synthetisches bzw· Kunstleder und für !Filtermedien, i

Infolge des dichten Z_ellgeftiges der nach diesem Verfahren herstellbaren Produkte sind diese besonders brauchbar als Dichtungsmaterialien und Schalldämmstoffe·

Ersichtlicherweise umfaßt das vorstehend beschriebene Verfahren eine große Anzahl von Verfahrens-Veränderlichen im Hinblick auf die verwendete Schaumstoff-Zusammensetzung, die Temperaturen, die Zeitspannen und -punkte, die Geschwindigkeiten, die Verdichtungsausmaße, die jeweiligen Verstärkungsmaterialien sowie die angewandten Trennflächen oder Prägeauster-· Der Rahmen der 'N Cuttung soll daher alle Kombinationen von Verfahrens- und Produktbedingeungen mit einschließen, die beim vörsteneim. beschriebenen Verfahren anwendbar sind und die dem Durchschnittsfachmann auf diesem Gebiet offensichtlich sind«

Claims (1)

1. S c h u t zansprüche

   · Poröser Gegenstand ait einea durchlässigen, flexiblen offenselligen, von leoeyanat abgeleiteten Polymer-Schaumstoff gefüge, dadurch, gekennzeichnet, daß dieses Ggfüge druckverdichtete, teilweise polymerisierte Polymerfasern bzw. -stränge aufweist, die gegenüber ihrem Normalzustand verformt und in verformter Konfiguration -fixiert worden sind und jeweils «wischen zwei einander

   '■■" gegenüberliegenden Flächen des Gefüges liegen· ■

   2* Gegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die iaeern eine Vielzahl -vo& miteinander kommunizierenden dodekaedriechen Zellen festlegen.

   3. Gegenstand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet» daß die Verformung der Polymerfasern durch eine Druckverdichtung am Aufschäumpunkt bzw» Feuchtpunkt des Schaumstoffs hervorgebracht worden ist·

   4. Gegenstand nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er eine größere Zugfestigkeit in Richtung der Z-Achse besitzt als ein voll ausgehärteter und anschließend verdichteter Schaumstoff derselben Dichte, der aus derselben Ausgangszusammensetzung der H_eaktionsteilnehmer hergestellt worden ist·

   5· Gegenstand nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der einander gegenüberliegenden Flächen mit einer gewebten, einer nicht gewebten oder einer thermoplastischen Grundschicht ge

   schichtet ist·