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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft
offenzellige, elastische Schaumstoffe und insbesondere elastische Schaumstoffe
zur Verwendung als Teppichpolsterunferlagen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Polyurethanschäume sind Schaumkunststoffe,
die gewöhnlich
durch Umsetzung von langkettigen Polyolverbindungen und organischen
Polyisocyanaten hergestellt werden. Schaumkunststoffe sind in verschiedenen
Graden der Steifigkeit erhältlich,
die von weichen flexiblen Schäumen,
die sich für
Polsterung, für
Kleidungseinlagen, Teppichunterlagen, Schwämme und Badematten eignen, über halbharte
Schäume,
die sich insbesondere als Prallplatten eignen, bis zu harten Schäumen für Konstruktions-
und Isolierzwecke reichen. Die Endeigenschaften der Urethanschäume hängen hauptsächlich von
der Wahl der Polyether, Polyester oder anderer langkettiger Polyhydroxylverbindungen
ab, die durch das Polyisocyanat in ein hochmolekulares Polymer umgewandelt
werden, das dann durch ein geeignetes Schäumsystem geschäumt wird,
gewöhnlich
eine Reaktion von Wasser mit dem Gehalt an freiem Isocyanat des
Polymers, was zur Bildung von Kohlendioxid führt, das das Harz zudem gewünschten
Schaumkunststoff aufschäumt.
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Die Steuerung der Verzweigung in
den Reaktanten ermöglicht
einen ausgesprochen breiten Bereich an Eigenschaften im fertigen
Schaumkunststoff. Die Dichte des Schaums wird in großem Umfang
durch die Menge an eingesetztem Wasser gesteuert. Die Konfiguration
der Zelle hängt
hauptsächlich
vom Äquivalentgewicht
der langkettigen Polyhydroxylniaterialien ab, die die Bildung einer
geschlossenzelligen Struktur begünstigen,
wobei Polyhydroxylmaterialien mit höherem Äquivalentgewicht zur offenzelligen
Struktur führen. Der
Grad an Verzweigung des Polyhydroxylreaktanten beeinflusst auch
den Zellcharakter.
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Die weichen und halbharten Schäume werden
für die
vorstehend genannten Anwendungen in einer solchen Weise verarbeitet,
dass der Schaum eine geringe Dichte aufweist, gewöhnlich 1,25
bis 4 brit. Pfund pro Fuß3 (20 bis 64 kg pro m3)
und bevorzugt eine so geringe Dichte wie sie mit der Maßgabe von
einem Produkt mit angemessener Festigkeit in Einklang steht. Außerdem sollten
derartige weiche und halbharte Schäume für die meisten Anwendungen eine
offenzellige Struktur aufweisen, was bedeutet, dass im wesentlichen alle
(d. h. mindestens 90%) der Zellen miteinander kommunizieren, da
eine derartige Schaumkonfiguration wesentlich ist für die Realisierung
von annehmbaren Schäumen
für die
Polsterung, für
Kleidungseinlagen oder für
Prallplatten. Hartschäume
können
im Gegensatz dazu variierende Dichtewerte im Bereich bis zu 30 brit. Pfund
pro Fuß3 (480 kg pro m3)
oder mehr aufweisen und besitzen gewöhnlich eine geschlossenzellige
Struktur.
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Für
bestimmte Anwendungen, einschließlich der Polsterung, die unter
einem Teppich verwendet wird, ist es jedoch häufig zweckmäßig, Materialien zu verwenden,
die von Polyurethanen verschieden sind. Leider eignen sich jedoch
andere Polymersysteme nicht ohne weiteres dazu, offenzellige, elastische
Strukturen zu bilden. Im allgemeinen werden derartige Strukturen
aus Latices gebildet, die das gewünschte Polymer enthalten. Die
beiden am häufigsten
verwendeten Verfahren sind die sogenannten Dunlap- und Talalay-Schäumverfahren.
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Beim Dunlap-Verfahren wird eine mechanische "Schäummaschine" verwendet, z. B.
die "Oakes"-Verschäummaschine
oder die "Firestone"-Verschäummaschine,
wodurch Luft in ein wässriges
Latexcompound (entweder Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) und/oder
Naturlatex) geschlagen wird. Einmal aufgeschäumt wird ein "gelbildendes" Mittel (Natriumsiliciumfluorid,
Kaliumsiliciumfluorid und/oder Ammoniumacetat) zugegeben, um das
Latexsystem zu koagulieren, um eine halbfeste (kittartige) Konsistenz
anzunehmen, was man dann erwärmen
und härten
lassen kann, um eine gewünschte
Gestalt zu erhalten. Das Dunlap-Verfahren produziert keine dicke
Schaumstruktur auf kontinuierlicher Basis. Es wird gewöhnlich verwendet,
um Formstücke
von verschiedener Dicke herzustellen.
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Das Talalay-Verfahren ist dem "Dunlap-Verfahren" sehr ähnlich,
außer
dass der Schaum statt durch chemische Gelbildung durch Einführung von
Kohlendioxidgas in das System zur Koagulierung des Latex erstarrt
wird. Nach Koagulation findet die normale Härtung statt.
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Es ist jedoch fast unmöglich, durch
diese Verfahren große
oder kontinuierliche Schaumstoffe mit einer größeren Höhe als etwa 1 Zoll (2,54 cm)
herzustellen, weil bei einer größeren Höhe die Schaumzellen
kollabieren, was zu unregelmäßigen Dicken
und schlechten physikalischen Eigenschaften führt.
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Die Qualitäten von verfügbaren Polymeren,
wie z. B. bezüglich
des Kompressionswiderstands und der Flexibilität von Synthese- und Naturkautschuken
und der feuerhemmenden Eigenschaften von Polyvinylchlorid, machen
diese Systeme jedoch für
spezielle Anwendungen sehr geeignet, z. B. für Polsterungsmaterialien, insbesondere
für die
Teppichpolsterung oder für
Polsterunterlagen.
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Mehrere frühere Patente offenbaren Polyurethan-Schaumstoffe,
die mit verschiedenen anderen Zusammensetzungen imprägniert sind,
um Änderungen
in bestimmten Eigenschaften des Polyurethanschaums zu erhalten,
aber keines dieser Patente, die nachstehend kurz diskutiert werden,
stellt eine imprägnierte
Polyurethan-Schaumstruktur mit verbesserten Eigenschaften bereit,
die als verbesserte Polsterung oder als Polsterunterlagenmaterial
zur Verwendung unter Teppichen besonders geeignet ist.
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Das US-Patent Nr. 4008350, erteilt
für Crawford
et al., offenbart einen offenzelligen Polyurethanschaum, der mit
Acryllatices imprägniert
ist. Die für
dieses Produkt beschriebene Verwendung ist für ein Verkleidungs- oder Polstermaterial
für den
Einsatz zwischen einem Fuß oder
Bein und einem Skistiefel. Wie in der Beschreibung dieses Patents
angegeben, verzögern
die harzartigen Acryllatices die Reaktion des Schaums auf Druckspannungen
und verlangsamen die Neigung des Schaums, wieder die ursprünglichen
Abmessungen anzunehmen. Das Produkt als solches ist für den Einsatz
als Teppichpolsterunterlage nicht gut geeignet.
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Das US-Patent Nr. 4169184, erteilt
für Pufahl,
offenbart eine Haftkleberstruktur. Der darin offenbarte Polyurethanschaum
ist in einem gewissen Umfang (etwa 40%) offenzellig, er stellt aber
ein Polyurethan hoher Dichte im Bereich zwischen 20 und 60 brit.
Pfund/Fuß3 (320 und 960 kg/m3)
dar. Das Endprodukt ist aus diesem Grundschaum hoher Dichte mit
einer Dicke im Bereich von 15 bis 35 mil (0,345 bis 0,875 mm) und
es ist mit einem Polychloropren (Neopren-)latex imprägniert.
Ein derartiges Produkt würde
kein brauchbares Material für
ein Teppichpolsterunterlagenmaterial liefern.
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Das US-Patent Nr. 4288559, erteilt
für Illger
et al., offenbart den Einsatz eines Schaumstoffs, vorzugsweise eines
Polyurethanschaums, der mit einer Dispersion von Aluminiumhydroxid,
Polyurethanlatex und Mischstabilisatoren imprägniert ist. Das Endprodukt
in diesem Patent wird dahingehend beworben, dass es einen Schaumstoff
mit erhöhter
Flammbeständigkeit
ohne Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften des Schaums
bereitstellt. Wie vorher angezeigt, besitzt ein Polyurethanschaum
in vieler Hinsicht Nachteile bei der Verwendung als Teppichpolsterunterlage.
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Die US-Patente Nr. 4547526 und 4455396,
erteilt für
Al-Tabagchali et al., offenbaren einen Polyurethanschaum, der mit
einer wässrigen
Dispersion von einem Acrylat und einem Flammschutzmittel, welches
ein Aluminiumtrihydrat beinhaltet, imprägniert ist. Wie bei vorstehend
erläutertem
Patent von Illeger et al. sind die offenbarten Produkte darauf gerichtet,
eine erhöhte
Flammbeständigkeit
ohne Verschlechterung der ursprünglichen
mechanischen Eigenschaften des Schaums bereitzustellen. Es wird
angegeben, dass der Einsatz eines Acrylats im Imprägniermittel
eine bessere Alterungsbeständigkeit
bereitstellt als es ein Polychloroprenlatex liefern würde.
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Das US-Patent Nr. 4239571, erteilt
für Cobb,
ist auf einen Polyurethanschaum gerichtet, der mit einem flüssigen,
wärmehärtbaren
Harz imprägniert
ist, das gehärtet
wird, während
der Schaum komprimiert ist. Die sich ergebende Struktur ist nicht
offenzellig und für
den Einsatz als Teppichpolsterunterlage nicht in ausreichender Weise
elastisch.
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Das US-Patent Nr. 4224374, erteilt
für Priest,
offenbart ein Polyurethanschaumsubstrat, das mit einer carboxylierten
Neoprenlatex-Mischung mit enthaltenem Aluminiumoxidtrihydrat für eine erhöhte Feuerbeständigkeit
imprägniert
ist. Wie bei den Produkten, die in den Patenten von Illeger et al.
und Al-Tabagchali et al. offenbart sind, besteht das Ziel der Imprägnierung
des Schaums in der Verleihung von Feuer- oder Flammbeständigkeit
für den
Schaum ohne Beeinflussung oder Verschlechterung der mechanischen
Eigenschaften des Substrats.
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Das US-Patent Nr. 4260688, erteilt
für Simon,
offenbart noch einen anderen Ansatz zum Flammfestmachen eines Polyurethanschaums
ohne Störung
der physikalischen Eigenschaften des Schaumkunststoffs. Dieses Patent
offenbart ein Imprägniermittel,
das ein carboxyliertes Vinyliden-Butadien-Copolymer und eine wässrige,
ammoniakalische Kombination von Benzol-Phosphorsäure und Melaminsalzen beinhaltet.
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Das US-Patent Nr. 4042746, erteilt
für Hofer,
offenbart eine mehrschichtige Kompositstruktur mit einem harten
Schaumkernelement. Eine oder mehrere offenzellige, ursprünglich elastische
Polyurethanschaumschichten werden mit einem wärmehärtbaren oder polymerisierbaren,
flüssigen
Harz imprägniert,
das bei Komprimierung gehärtet
wird, wobei sich der harte Schaumkern in der Mitte befindet und
eine Glasfaser-Verstärkungsschicht
auf einer äußeren Oberfläche laminiert
ist. Die sich ergebende Struktur ist nicht elastisch und in dieser
Hinsicht kann sie nicht als Polsterungs- oder Polstermaterial für Teppiche
verwendet werden.
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Das US-Patent Nr. 4279953, erteilt
für Barden
et al., offenbart ein wärmebeständiges Produkt
für den Einsatz
zwischen einer Automobilbodenplatte und dem Bodenteppich im Automobil.
Es ist nicht beabsichtigt, dass dieses Produkt als Polster oder
zur Polsterung verwendet wird, es würde für diese Funktion auch nicht besonders
gut sein. Dieses Patent lehrt den Einsatz von carboxyliertem Styrol-Butadien-Kautschuk
(SBR) als Imprägniermaterial
und nur die Außenoberflächenbereiche
eines Polyurethanschaums werden imprägniert. Der carboxylierte SBR
verleiht dem Endprodukt wenig oder gar keine Elastizität und die
unvollständige
Imprägnierung
des Polyurethanschaums liefert keine wesentliche Verbesserung bezüglich der
Elastizität
des Schaums.
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Das US-Patent Nr. 4957798, erteilt
für Bogdany,
offenbart eine Teppichunterlagenpolsterstruktur umfassend eine Trägerschicht
aus offenzelligem, elastischem Polyurethan-Schaumstoff, wobei der
elastische Schaumstoff im wesentlichen vollständig und gleichmäßig mit
einem ein Polymer enthaltenden Latex imprägniert ist, wobei das Polymer
ausgewählt
ist aus der Gruppe bestehend aus nicht carboxyliertem Styrol-Butadien-Kautschuk,
Naturkautschuk und einer Kombination von Styrol-Butadien-Kautschuk
und Naturkautschuken, der imprägnierte
Schaumstoff nach der Imprägnierung
getrocknet wird, um eine offenzeilige, elastische Schaumstoffkomposit-Polsterstruktur
herzustellen, in der die offenen Zellen teilweise die genannte Trägerschicht
des Polyurethan-Schaumstoffs umfassen. Die von Bogdany beschriebenen
Teppichunterlagenpolsterstrukturen weisen im allgemeinen gute physikalische
Eigenschaften auf. Es besteht aber in der Industrie der Wunsch,
den Kompressionswiderstand und das Verschleißverhalten derartiger Teppichunterlagenpolsterstrukturen
zu verbessern.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die Erfindung basiert auf dem Befund,
dass offenzellige Schaumstoff-Kompositstrukturen,
wie Teppichunterlagenpolster, mit verbessertem Kompressionswiderstand
und besserem Verschleißverhalten
hergestellt werden können,
indem ein carboxylierter Styrol-Butadien-Kautschuklatex verwendet
wird, welcher umfasst (a) 70 Gew.-% bis 95 Gew.-% eines Styrol-Butadien-Kautschuklatex
und (b) 5 Gew.-% bis 30 Gew.-% eines carboxylierten Styrol-Butadien-Kautschuklatex.
Der Einsatz einer derartigen carboxylierten Styrol-Butadien-Kautschuklatex-Mischung
bietet auch den Vorteil einer besseren Füllstoffbindung. Es können auch schnellere
Härtungsgeschwindigkeiten
in Herstellungsverfahren erreicht werden, in denen der Polyurethanschaum
mit den Latexmischungen der Erfindung imprägniert wird.
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Die vorliegende Erfindung offenbart
insbesondere eine Teppichunterlagenpolsterstruktur umfassend eine
Trägerschicht
aus offenzelligem, elastischem Polyurethan-Schaumstoff, wobei der
elastische Schaumstoff im wesentlichen vollständig und, gleichmäßig mit
einer carboxylierten Styrol-Butadien-Kautschuklatex-Mischung imprägniert ist,
wobei die carboxylierte Styrol-Butadien-Kautschuklatex-Mischung
(a) 70 Gew.-% bis 95 Gew.-% eines Styrol-Butadien-Kautschuklatex
und (b) 5 Gew.-% bis 30 Gew.-% eines carboxylierten Styrol-Butadien-Kautschuklatex
umfasst und der imprägnierte
Schaumstoff nach der Imprägnierung
getrocknet wird, um eine offenzellige, elastische Schaumstoffkomposit-Polsterstruktur
herzustellen, worin die offenen Zellen teilweise die Trägerschicht
aus Polyurethan-Schaumstoff umfassen.
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Die vorliegende Erfindung offenbart
ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Teppichunterlagenpolsterstruktur,
welches umfasst (1) das Imprägnieren
einer Trägerschicht
von offenzelligem, elastischem Polyurethan-Schaumstoff mit einer
carboxylierten Styrol-Butadien-Kautschuklatex-Mischung, wobei die
carboxylierte Styrol-Butadien-Kautschuklatex-Mischung
(a) 70 Gew.-% bis 95 Gew.-% eines Styrol-Butadien-Kautschuklatex und (b) 5 Gew.-%
bis 30 Gew.-% eines carboxylierten Styrol-Butadien-Kautschuklatex
umfasst, (2) das Pressen eines Substrats aus einem Gewebe auf eine
Oberfläche
der Trägerschicht
und (3) das Trocknen und Härten
der Latexmischung, um eine geschäumte,
offenzellige, elastische Polymerstruktur herzustellen, worin die
offenen Zellen teilweise den Schaumstoff umfassen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Aufsicht auf eine Teppichpolsterstruktur der Erfindung.
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2 ist
eine Seitenaufsicht einer Vorrichtung, die zur Herstellung einer
Teppichpolsterstruktur nach der vorliegenden Erfindung ausgelegt
ist.
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3 ist
eine Querschnittsansicht einer Teppichpolsterstruktur der Erfindung.
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AUFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Das im US-Patent 4957798 beschriebene
Verfahren wird bei der Durchführung
der Erfindung verwendet, außer
der Tatsache, dass eine carboxylierte Styrol-Butadien-Kautschukmischung
für den
dort verwendeten Latex eingesetzt wird.
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Anfangs bezugnehmend auf 1 wird eine Teppichpolster-Kompositstruktur
nach der vorliegenden Erfindung allgemein mit der Zahl 10 angegeben.
Die Teppichpolsterstruktur 10 umfasst bevorzugt eine Trägerschicht
oder einen Grundschaumstoff 12, bei dem es sich um einen
herkömmlichen,
offenzelligen, elastischen Polyurethan-Schaumstoff (entweder Polyester
oder Polyether) niedriger Dichte handelt, und am meisten bevorzugt
weist der Schaum eine Dichte von weniger als 1,5 brit. Pfund/Fuß3 (24 kg/m3) auf.
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Der Grundschaumstoff 12 weist
typischerweise eine Dicke von 1/4 Zoll (6,3 mm) bis 1/2 Zoll (12,7
mm) auf und ist mit einer carboxylierten Latexzusammensetzung imprägniert,
die die carboxylierte Styrol-Butadien-Kautschuklatex-Mischung der
Erfindung, herkömmliche
Füllstoffe
(z. B. Mineralfüllstoffe,
Calciumcarbonate, Aluminiumoxidhydrat, Baryt, Kalkstein und Talkum)
und Härtungsmittel
umfasst. Die carboxylierte Latexzusammensetzung kann auch gegebenenfalls
farbgebende Mittel, Antiabbaumittel, Fungizide und Bakterienschutzmittel
enthalten.
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Die carboxylierte Styrol-Butadien-Kautschuklatex-Mischung
kann einfach durch miteinander Mischen von einem herkömmlichen
Styrol-Butadien-Kautschuklatex und einem carboxylierten Styrol-Butadien-Kautschuklatex
hergestellt werden. Die carboxylierte Styrol-Butadien-Kautschuklatex-Mischung
umfasst (a) 70 Gew.-% bis 95 Gew.-% des herkömmlichen Styrol-Butadien-Kautschuklatex
und (b) 5 Gew.-% bis 30 Gew.-% des carboxylierten Styrol-Butadien-Kautschuklatex.
Die carboxylierte Styrol-Butadien-Kautschluklatex-Mischung umfasst
typischerweise 75 Gew.-% bis 92 Gew.-% des herkömmlichen Styrol-Butadien-Kautschuklatex und
8 Gew.-% bis 25 Gew.-% des carboxylierten Styrol-Butadien-Kautschuklatex.
Die carboxylierte Styrol- Butadien-Kautschuklatex-Mischung
umfasst bevorzugt 80 Gew.-% bis 90 Gew.-% des herkömmlichen
Styrol-Butadien-Kautschuklatex und 10 Gew.-% bis 20 Gew.-% des carboxylierten
Styrol-Butadien-Kautschuklatex. Die carboxylierte Styrol-Butadien-Kautschuklatex-Mischung
umfasst bevorzugter 82 Gew.-% bis 88 Gew.-% des herkömmlichen
Styrol-Butadien-Kautschuklatex und 12 Gew.-% bis 18 Gew.-% des carboxylierten
Styrol-Butadien-Kautschuklatex.
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Der Styrol-Butadien-Kautschuk im
herkömmlichen
Styrol-Butadien-Kautschuklatex enthält gewöhnlich 65 Gew.-% bis 90 Gew.-%
1,3-Butadien und 10 Gew.-% bis 35 Gew.-% Styrol. Der Styrol-Butadien-Kautschuk im
herkömmlichen
Styrol-Butadien-Kautschuklatex enthält bevorzugt 70 Gew.-% bis
85 Gew.-% 1,3-Butadien und 15 Gew.-% bis 30 Gew.-% Styrol. Der Styrol-Butadien-Kautschuk
im herkömmlichen
Styrol-Butadien-Kautschuklatex enthält am meisten bevorzugt 75
Gew.-% bis 80 Gew.-% 1,3-Butadien und 20 Gew.-% bis 25 Gew.-% Styrol.
Ein herkömmlicher
Styrol-Butadien-Kautschuklatex, der zur Herstellung der Latexmischungen der
Erfindung verwendet werden kann, wird von The Goodyear Tire & Rubber Company
als Styrol-Butadien-Latex Pliolite® 5356
vertrieben.
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Der carboxylierte Styrol-Butadien-Kautschuk
im carboxylierten Styrol-Butadien-Kautschuklatex, der zur Herstellung
der Latexmischung verwendet wird, umfasst gewöhnlich 55 Gew.-% bis 75 Gew.-%
Styrol, 24 Gew.-% bis 44 Gew.-% 1,3-Butadien und 0,5 Gew.-% bis
5 Gew.-% Itaconsäure.
Der carboxylierte Styrol-Butadien-Kautschuk im carboxylierten Styrol-Butadien-Kautschuklatex
umfasst bevorzugt 60 Gew.-% bis 68 Gew.-% Styrol, 30 Gew.-% bis
39 Gew.-% 1,3-Butadien und 1 Gew.-% bis 3 Gew.-% Itaconsäure. Der.
carboxylierte Styrol-Butadien-Kautschuk im carboxylierten Styrol-Butadien-Kautschuklatex
umfasst am meisten bevorzugt 62 Gew.-% bis 66 Gew.-% Styrol, 32 Gew.-% bis
36 Gew.-% 1,3-Butadien und 1,5 Gew.-% bis 2 Gew.-% Itaconsäure.
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Der Grundschaumstoff 12 wird
bevorzugt mit der carboxylierten Latexmischungszusammensetzung unter
Verwendung eines Umkehrwalzen-Auftraggeräts imprägniert. In jedem Fall ist die
carboxylierte Latexmischungszusammensetzung im wesentlichen vollständig in
dem ganzen Schaumstoff imprägniert
oder verteilt. Bei Einsatz für
die Imprägnierung
eines offenzelligen Polyurethanschaums niedriger Dichte ergibt die
Kautschukmischung eine Polsterstruktur, die aufgrund der mechanischen
Eigenschaften, wie eines verbesserten Kompressionswiderstands, einer
verbesserten Elastizität
und verbesserter Scherkraftbeständigkeit
oder Reißfestigkeit,
für den
Einsatz als Teppichpolsterung besonders gut geeignet ist. Statt
die physikalischen Eigenschaften des Grundschaumstoffs beizubehalten, übernimmt
der imprägnierte
Schaumstoff mechanische Eigenschaften, die sich denjenigen eines
geschäumten
Produktes annähern,
das aus der in dem Latex enthaltenen Kautschukmischung hergestellt
ist. Auf diese Weise kann der Grundschaumstoff 12 als ein "Träger" für den Kautschuklatex
angesehen werden, der eine Matrix bereitstellt, um die herum der
Latex zu seiner Endform getrocknet und gehärtet werden kann.
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Die Teppichpolster-Kompositstruktur 10 weist
auch bevorzugt mindestens eine Substratschicht 14 auf, die
im Herstellungsverfahren daran laminiert wird. Bei dem Substrat 14 kann
es sich um eine von mehreren Arten von geeigneten Materialien handeln
und es ist bevorzugt ein gewebter Gitterstoff vom Typ, der gewöhnlich als
erste Rückenbeschichtung
für Tufting-Teppiche
verwendet wird. Das Substrat hat gewöhnlich eine Dicke von nur etwa
1/2 mil (0,0127 mm). Ein geeignetes Substrat wird von Amoco hergestellt
und unter der eingetragenen Marke "Action-Bac." vertrieben. Andere gewebte, nichtgewebte
oder poröse
Flächenmaterialien können ebenfalls
für den
Einsatz als Substrat geeignet sein, wofür Beispiele Acrylharze, Polypropylen,
Nylon, Cellulose von Jute sind, die eine Dichte von etwa 1/2 bis
4 Unzen pro Yard2 (135,6 g/m2)
aufweisen. Das Substrat 14 dient zur weiteren Verbesserung
der mechanischen Eigenschaften der imprägnierten Schaumstruktur, wobei
eine erhöhte
Dimensionsstabilität
und eine verbesserte Verteilung der Druckkräfte über eine breitere Fläche geliefert
und die Reißfestigkeit
des Polstermaterials weiter verbessert wird. Letzteres ist besonders wichtig
bei der Teppichpolsterung, die auf einer Bodenbelagsoberfläche mit
einem Klebstoff zu befestigen ist. Die verbesserte Reißfestigkeit,
die bei der Polsterung der vorliegenden Erfindung nachgewiesen wird,
erleichtert die vollständige
Entfernung einer derartigen Polsterung (z. B. für den Ersatz) bei einem verringerten
Risiko, dass die Polsterung an den Stellen reißt, an denen die Polsterung
an die Bodenbelagsoberfläche
geklebt worden ist. Die Substrate können sowohl auf der oberen
als auch auf der unteren Oberfläche
der Teppichpolsterstruktur 10 verwendet werden, um eine
untere Oberfläche
zum Binden an den Bodenbelag und eine obere Oberfläche, die
die Fähigkeit
des Teppichs erleichtert, entlang der Oberfläche zu gleiten, bereitzustellen.
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Unter Bezugnahme auf die 2 wird nun eine im wesentlichen
schematische Seitenaufsicht einer Vorrichtung 16 geschildert,
die zur Herstellung der Teppichpolsterungs-Kompositstruktur der
vorliegenden Erfindung verwendet wird. Die Latexmischung wird in
der vorliegenden Erfindung vorzugsweise mit einem Umkehrwalzen-Auftraggerät aufgetragen.
Der offenzellige Polyurethan-Grundschaumstoff 12' wird von einer
Walze 18 über
eine Gummistützwalze 20 zugeführt. Die
Transferwalze 22 und die Dosierwalze 24 wirken
zusammen, um die Transferwalze 22 mit einer festgelegten
Menge an Polymerlatex 26 vom Beschichtungsmassendamm 28 zu
beladen, wobei die carboxylierte Kautschuklatex-Mischung auf den
Polyurethanschaum 12' aufgetragen
wird, wenn der Schaumstoff durch den Spalt zwischen der Transferwalze 22 und
der Gummistützwalze 20 hindurchgeleitet
wird. Sowohl Transferwalze 22 als auch Dosierwalze 24 sind
mit Rakel 30 versehen, die eine übermäßige Belagsbildung der Latexmischung
verhindern. Im Hinblick auf 2 ist
zu bemerken, dass die Pfeile aufgenommen sind, um die Bewegungsrichtung
der Bahnen und Walzen anzuzeigen.
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Nachdem die Latexmischung auf den
Polyurethan-Schaumstoff aufgetragen worden ist, wird die Bahn 12' zwischen einem
Paar von Abquetschwalzen 32, 34 hindurchgeleitet,
welche den Schaum zusammenpressen und den Latex zur vollständigen Eindringung
in und Imprägnierung
der ganzen Dicke der Schaumbahn 12' zwingen. Die Schaumstoffbahn wird
dann vor der Trocknungsstufe zwischen einem Paar von Laminierwalzen 36, 38 hindurchgeleitet,
bei denen ein Laminatsubstrat 14' mit der Schaumstoffbahn an einer
Oberfläche
davon kontaktiert wird.
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Das Laminatsubstrat 14' selbst wird
von einer Walze 40 vorzugsweise über eine Klebstoff-Auftragwalze 42 zugeführt und
mit einer unteren Oberfläche
der imprägnierten
Schaumstoffbahn 12' bei
den Laminierwalzen 36, 38 in Kontakt gebracht.
Die Schaumstoffbahn und das Substrat werden zwischen den Walzen 36 und 38 zusammengepresst
und die Latexmischung, die noch nicht getrocknet worden ist, wird
zwischen die Fasern des Substrats gepresst und im wesentlichen beschichtet
der Latex auch die Fasern. Die Teppichpolster-Kompositstruktur wird dann
durch ein Heizgerät 44 geleitet,
um Wasser aus der Latexmischung zu verdampfen, um das Endprodukt
zu bilden.
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Es ist erwähnenswert, dass das Verfahren
zwar unter Einbeziehung des Auftrags eines Klebstoffs auf das Substrat
vor dem Kontaktieren mit der Schaumstoffbahn beschrieben ist, der
Latex selbst aber für
bestimmte Substrate und bestimmte ins Auge gefasste Verwendungen
eine ausreichende Bindung zwischen dem Schaum und dem Substrat liefern
kann. In diesen Fällen
kann die Aufbringung des Klebstoffs auf das Substrat weggelassen
werden.
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Der imprägnierte Schaumteil des Endprodukts 10 ist
in 3 im Querschnitt
gezeigt. Daraus ist ersichtlich, dass die Innenwände 50 der offenen
Zellen 52 des Schaums entsprechend der vorliegenden Erfindung
mit der Imprägnierzusammensetzung 54 beschichtet
sind. Den Fachleuten auf dem Gebiet ist verständlich, dass die Zusammensetzung
des fluiden Polymers eingestellt werden kann, um die Dichte der
fertigen Kompositstruktur zu steuern.
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Bei dem Teppichpolster-Kompositprodukt
wird gewöhnlich
ein Schaumstoff 12 mit einer Dicke im Bereich von 60 mil
(1,5 mm) bis 650 mil (16,5 mm) verwendet. Der Schaumstoff 12 hat
typischerweise eine Dicke im Bereich von 250 mil (6,3 mm) bis 500
mil (12,7 mm). Der Schaumstoff 12 hat gewöhnlicher
eine Dicke im Bereich von 350 mil (8,9 mm) bis 400 mil (10,2 mm).
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Die Erfindung wird durch die folgenden
Beispiele erläutert,
die bloß zur
Erläuterung
sind und nicht als Beschränkung
des Umfangs der Erfindung oder der Art und Weise, in der sie ausgeführt wird,
angesehen werden sollen. Sofern nicht speziell anders angegeben,
beziehen sich alle Teile und Prozentgehalte auf das Gewicht.
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Beispiele 1–2
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In diesem Versuch wurde ein Teppichunterlagenpolster
unter Verwendung einer carboxylierten Styrol-Butadien-Latexmischung
hergestellt (Beispiel 2) und mit einem Teppichunterlagenpolster,
das mit einem herkömmlichen
Styrol-Butadien-Latex
hergestellt wurde (Beispiel 1), verglichen. Bei dem eingesetzten
Verfahren wurden Polyurethan-Schaumstoffproben mit einer Dicke von
3/8 Zoll (9,5 mm) und einer Dichte von 4 Unzen pro Yard2 (136
g/m2) mit Latexzusammensetzungen imprägniert,
die jeweils mit den Latexproben hergestellt wurden. Die Latexzusammen setzungen
enthielten wie in Tabelle I gezeigt einen Füllstoff (Calciumcarbonat),
ein Antioxidationsmittel und ein Härtungsmittel. Der Styrol-Butadien-Latex
Pliolite® wurde
als herkömmlicher
Styrol-Butadien-Latex verwendet. Der Styrol-Butadien-Kautschuk im
Latex Pliolite® 5356
enthielt etwa 23 Gew.-% gebundenes Styrol und etwa 77 Gew.-% gebundenes
1,3-Butadien. Die verwendete Latexmischung enthielt 85% Styrol-Butadien-Latex
Pliolite® 5356
und 15% carboxylierten Styrol-Butadien-Latex. Der carboxylierte
Styrol-Butadien-Kautschuk in dem carboxylierten Styrol-Butadien-Latex enthielt etwa
64% Styrol, etwa 34% 1,3-Butadien und etwa 2% Itaconsäure.
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Die Latexzusammensetzungen wurden
auf den Schaumstoffoberflächen
verteilt und der Schaumstoff wurde dann mit einem Metallstab gewalzt,
um eine relativ gleichförmige
Verteilung der Latexzusammensetzungen in der ganzen Schaumstoffprobe
zu erreichen. Die mit Latex gesättigten
Schaumstoffproben wurden dann getrocknet und in einem Ofen 14 min
bei einer Temperatur von 280°F
(138°C)
gehärtet.
Quadratische Proben von 1,5 Zoll × 1,5 Zoll (3,81 cm × 3,81 cm)
wurden dann aus dem gehärteten
Schaumstoff ausgestanzt.
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Die gehärteten Proben wurden dann gewogen
und zur Bestimmung der physikalischen Eigenschaften, wie Kompressionswiderstand
und Kompressionserholung geprüft.
Die Mischlatexproben der Erfindung lieferten einen besseren Kompressionswiderstand
und eine sehr viel bessere Kompressionserholung als die Proben,
die unter Verwendung von herkömmlichem
Styrol-Butadien-Latex hergestellt wurden. Die verwendeten Rezepturen
der Latexzusammensetzung und die physikalischen Eigenschaften, die
sich ergaben, sind in Tabelle Iangegeben.
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Beispiele 3–4
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Das allgemeine Verfahren, das in
den Beispielen 1–2
verwendet wurde, wurde in diesem Versuch wiederholt, außer der
Tatsache, dass die Latexzusammensetzungen etwas anders compoundiert
wurden. Die verwendeten Rezepturen der Latexzusammensetzung und
die physikalischen Eigenschaften, die sich ergaben, sind in Tabelle
II angegeben.
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Während
bestimmte veranschaulichende Ausführungsformen und Einzelheiten
zwecks Erläuterung der
vorliegenden Erfindung gezeigt worden sind, ist den Fachleuten auf
dem Gebiet ersichtlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen
durchgeführt
werden können,
ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.