SE448075B - Sett att dela ett polykarbamidskummaterial - Google Patents

Description

lO _ LS 20 25 30 55 401 448075 gl,lw;f_,rflrjr,_ Det visade sig, att en betydande förbättring av skumprofie _len kan uppnås genom att införliva i reaktionsblandningen av ett -polyisocyanat, vatten, katalysator(-er) och mjukningsmedel, 0,5 *till 50 viktdelar per 100 viktdelar polyisocyanat av minst en al* kanolamin med minst en hydroxylgrupp, minst en amínogrupp och så väi en møiekyivikfi från M7 upp till 2000. f l ,*Exempe1 på lämpliga alkanolaminer är: N (-hydroximetyl)-1,2: diaminoetan, 2-dimetylaminoetanol, mono-, di- och tri-isopropano-I lamin, monof,idi-ocnitri-etanolamin, trís(hydroximetyl)aminome- tan, Zeamino-2~metyl?l,§;propandiol, l-amino-Éëpropanol, 2- íä- s utaminoetylamino]etylamino e-etanol, 2-amino¥2-metyl-l-propanol,_ 3-amino-1,2~propandiol,,l,}4bis~ (hydroximetyl)karbamid, 64amino~ql llehexanol,_N-ßfhydroxietyl~morfo1in,,l,2+diamino-N-JB-hydroxietylE propan,ÄN-5Bèaminopropyl.dietanolamin,ll,š1bis(dimeÉ&lamino)-2e, _propanol, Élhydroxietylñvdrazin.och blandningar därav. Trietano- lamin är den lämpligaste alkanolaminen. Andelen, som skall till- ” sättas, uppgår lämpligen till från 2 till T viktdelar per 100 viktdelar polyisocyanat. _ ,, 1Fastän i princip alla organiska polyisocyanater kan använ- rdas-för föreliggande_förfarande, är H,U=difenylmetandiisocyanatf lämpligt. _ p a l Vatten kan tillsättes í.en andel ekvivalent till isocyanatet, men lämpligen användes ett stökiometiskt överskott från l,5 till 10. p p p _. o ._ psekundära och teriära aminer, organometallföreningar, hexahydrof triaziner, imidazoler och pyrroler kan användas såsom en kataly- sator. Beroende på tillsatsen av ytaktiva medel kan emulgering,l skumstabilisering och kontakt mellan polyísocyanatet och vattnetl främjas. Exempelvis kan anjoniska,,katjoniska eller icke_joniska oljor.eller blandningar av angivna produkter användas såsom yt- aktiva medel; t ä För att förbättra reaktionsprofilen kan ännu ytterligare sam- katalysatorer användas, t ex oorganiska salter av metaller, som är i stånd att bilda-komplex med aminerna, t~ex klorider,_nitra- ter och sulfater av nickel, kobolt, järn, koppar och silver.: 'Kort beskrivning av nitninnnrnazl _ Fig. 1 är en grafisk framställning, som belyser skumhäjden met tiden med och utan alkanolaminer._ _Fig.12 är en profil av ekummaterial, framställda med ett fiytånde luck. '~ I ' ' 'V 40; ¿'v 10 15 20 25 30 35 3 443 0750- 0 Fig. 3 är en profil av skummateriel, framställda utan ett flyt- ande lock; _ _ Fig. 4 är en isometrisk vy av en polykarbamídskiva, angivande skärningasättet enligt Föreliggande uppfinning;' Fíg. 5 är en echematisk belysning_av en krossningsoperation -under användning av en serie valsar; Fig. 6 är en.schematisk belysning av ett pneumatiskt system för att krossa en hög stycken; ' _ Fig; Û är en schematisk belysning av ett system för att anbringa en plastfilm på ytan av en polykarbamidskumskiva; _ Fig, 8 är en schematisk belysning av ett system för att anbringa en film på två motsatta ytor av en polykerbamidskiva, då den bildas 1 en maskin; och r g g Fig. 9 är en schematisk belysning av en metod att mäta Flexibi-7 litet.' 1 Reaktionsblandningar enligt föreliggande uppfinning till-- handahåller skummaterial med mera öppna celler, en lägre krymp- ning, ett mindre antal håligheter och en stigningsprofil, som så- väl har en Förbättrad lutning (se fig. 1). f I fall alkanolaminer användes, ju mer eller mindre oen-ty- piskt högt böjda övre ytan, som orsakar ett dåligt stycket utby- te, betydligt kan utplattas, kan beroende av detta ett Förbättrat stycket utbyte uppnås. Lämpligen användes ett Flytande lock på blocken innan reaktionen har Fullständigats; sedan Formas skum-I materialet under ett något ökat tryck (se fig. 2 och 3, som an-- ger respektive profilen av skummaterial framställda i Frånvaro respektive i närvaro av ett Flytande lock). För att öka segheten' hos polykarbamidskummaterialet, kan utdrygningsmedel införlivas i receptet. Såsom "utdrygningsmedel" kan användas kemiska mate-_ rial med en molekylvikt från 62 till 2000, lämpligen från 62 till 1000, som innehåller minst 2 hydroxylgrupper. Exempel på sådana utdrygningsmedel är etylenqlykol, dietylenglykol, propylenglykol, dipropylenglykol, butandiol, hexandiol, polypropylenoxid, poly- etylenoxid eller blandningar därav. Koncentrationen av materia- len kan vara Från_2_till 20 viktdelar, lämpligen från 5 till 15 viktdelar, per 100 viktdelar polyisocyanat. Emedan angivna mate- rial ökar polykarbàmidskummaterialets seghet, beroende på behovet hos den slutliga produkten, är det möjligt att utelämna en eller flera behandlingar (t ex "krossning", användning av en plastfulie), ,1Ü 15 .ZÜ 25 30 35 40 s-Mßsßvß Det är även möjligt att öka polykarbamidskummaterialets seg- , het genom att ersätta en del av polyisocyanatet med ett modifiierat 4,U'-difenylmetandiisocyanat, t ex förpolymerer och dimerer av karbodiimider. Även blandningar av angivna produkter kan användas.

Graden av substitution uppgår till frän l till 60 procent, lämp- l ligen från 5 till 20 procent, beräknat pä mängden av icke renas u,4 adifenylmetandiisocyanat. Såsom exempel kan nämnas Desmodur PF , w från Bayer, Daltoped.UO0PPA från ICI och Isonate lU32 från Upjohn.

Det skummade materialet skall skäras i stycken. Lämpligen kan detta utföras genom att skära skummaterialet i skummateríalets stigningsriktning. I all synnerhet genom att skära i stignings-7 riktningen, som är vinkelrät mot skummets maskinriktning, Se fig.

H vari "A" anger skummets_stigningsriktning, "B" anger maskin- riktningen och "G" anger den lämpliga riktningen att skära skum-1 materialet "X". * 7 _ : På detta sätt erhållna hårda skumstycken sammanpressas van- ligen minst en gång i en riktning vinkelrätt mto skummaterialets stigningsriktning och efteråt får de expandera igen. Nämnda ope- ration anges såsom "krossning". Med hjälp av "krossning" förstörs mycket tunna cellväggar (cellmembran) utspridda mellan cellvägg- arna utan att allvarlig skada de senare. Med hjälp av "krossning" omvandlas det sköra hårda skumstycket till ett halvhårt, elase tiskt¿ flexibelt stycke. _ 7 I I det enklaste sättet att "krossa", sammanpressas skummateri- alet systematiskt, t ex genom att passera skummaterialstyckenaw över en serie av valsar med ett kontrollerat mellanrum, vari vals- lparen¿i maskinriktningen gradvis är närmare varandra (se fig. 5).

Nämnda smmanpressning utföres vinkelrätt mot skummaterialets stig- ningsriktning, emedan skummaterialets celler kan betraktas såsom förstorade dodekaedrar med deras longitudinella axel i skummets I stigningsriktningt Cellväggarna skall-deformeras mindre med an- givna sammanpressningsätt för att gynna förstörande av de tunna cellväggarna, än i det fall angivna stycken sknlle sammanpressas i en annan riktning. Efter en sådan "krossnings"-behandling upp- ggår¿den kvarvarande deformationen till 20 procent.

,. "Krossning“ av stycken med en tjocklek av mer än 5 cm utföres in g lämpligen med hjälp av en pneumatisk metod. I det senare fallet 'g införes styckena i ett utrymme, vari gastrycket ändras cykliskt, I» t ex genom att sätta under vakuum och efteråt ätervinna det baro- metiska trycket eller genom att införa en gas följt av inställ- ning av det normala lufttrycket. Variationerna i gastryck orsa- 'h '10 15 20 25 30 '35 40 -5 t 448 o75aï kar en förstöring av cellmembranerna i fall tryckskillnaderna är tillräckligt stora och cykelperioderna för cyklerna är tillräck- _ligt korta.

En kombination av en pneumatisk och en mekanisk "krossning" är speciellt lämplig för tjockare stycken eller för en hög styc- ken. I det fall anbringas stycket eller högen av stycken mellan två hårda plattor (metall eller trä) (se fig. 6) och sedan an- bringas det i ett gastätt flexibelt hölje-(t ex en påse av en plastfilm) och trycket ökas och minskas cykliskt, respektive min- skas och ökas (se fig. 6, vari "D" står för en träplatta, "E" en -påse av plastfilm, "F" ett gångjärn, "G" stycken av polykarbamid- skummaterial).

Enligt ett sådant-förfarande brytes inte cellmembranerna en- _dast av införda och borttagna gvsor (luft) utan sammanpressas“ä-f ven mekaniskt,med hjälp av två $yva plattor, mellan vilka skum- materialet sammanpressas.

En ytterligare fulländning av de sköra hårda skumstyckena *består i beläggning av minst en sida. Detta kan utföras genom att vidhäfta papper eller en plastfolie på skummaterialstyckena. Be- roende på den lilla skrymdensiteten hos skummaterialet är det svårt eller ens omöjligt att uppnå en god vidhäftning.W Enligt en mycket speciell teknik anbringas en plastfolie försedd på en sida med ett tunnt termoplastiskt skikt med hjälp* aven eller två valsar vid en temperatur av ca 300 OC på ett skum- materialstycke med hjälp av kalandrering. Se fig. 7, vari: Z l och 2 står för transportband, använda för att transportera en polykarbamidskummassa 8, 7 5 och H är valsar över vilka transportbanden l och 2 kan röras, 5 är en tryckvals för anbringande av skummaterialet, ' 6iär en tillförselvals för plastfolien.

Z är en plastfolie försedd med ett tunnt termoplastiskt skikt; 8* är en polykarbamidskummasssa, ' 9 är en glidvals för plastfolien och 10 är en upphettad vals. .

Med hjälp av angivna teknik kan en tunn plastfolie anbringas med en hög hastighet (upp till 30 m/min) på ytan av skummateria-@ let utan att använda ett lim.

På angivna sätt kan även ett laminat tillverkas med en meka-I nisk hållfasthet, som är tillräcklig för att användas i kommersi- .ell skalar Den vattenfasta plastfolien undviker genomträngande av vatten. i TU 15 20 25 30 35 40 5 sas kontinuerligt nedät vid samma avstånd, tills skummet har rea- 448-nås 7 Skummaterialstyckena försedda med angivna folie kan "kros- sas" efter anbringandet av plastfolíen, om så önskas. är 'Fastän i prineip alla mjukningsmedel för polyuretan kan an- vändas, användes lämpligen fosfaterade och/eller halogenerade, ' 4 _ produkter, emedan angivna produkter även förbättrar den eldför- hindrande verkan hos polykarbamidskummaterialet.

Mängderna av mjukningsmedel kan vara från 5 till 60 viktde- lar per 100 viktdelar polyisocyanatl Om de är fria från aktivt väte, kan de tíllsättas direkt till polyisocyanatet.

Frånsett tillverkningen av skummaterialstycken från skumma- Kuterialblock, kan sådana stvcken även tillverkas direkt, genom att använda ett lämpligt katalysatorsystem, enligt det så kallade dubbla bandsystemet. I fall de kända katalysatorsystemen användes 'i angivna system för framställningen av polykarbamidskummaterial bildas håligheter och gropar i skumstyckena. Om förfarandet en- ligt föreliggande uppfinning användes,:vilket betyder att man an- vänder alkanolaminer, kan angivna defekter också undvikas.

Vid fall att det dubbla bandsystemet användes, sprutas reak- tionsprodukterna så ett rörligt transportband,_på vilket en folio har anöringats. I stället för att tillåta en fri stigning av skummaterialet kan en andra foliopåföras (se fig. 8), innan skum- met har stigit fullständigt, om den önskade tjockleken hos styck- ena har uppnåtts.í 7 7 ' f I fig. 8 betyder _ 1 _ Z g ll ett blandningsutrymme för en sprutanordning för sprutning av' polykarbamidskummaterialkomponenter; ~ l2 ett munstycke för sprutanordningen; 13 den övre bandtransportörfolien; lü den lägre bandtransportörfolien; 155 valsar över vilka den lägre bandtransportörfolien kan röras; 16 valsar över vilka den övre bandtransportörfolien kan röras; l7 en drivande vals för den lägre bandtransportörfolien; l8 en drivande vals för den övre bandtransportörfolien och l9 polykarbamidskummaterial. 5 5 Den övre folien röres så fort som den lägre folien och pres- de gerat fullständigt. Folierna kvarblir på styckena. Polykarbamid~ Z f skummet framställt enligt angivna metod har en högre densitet - * (netto i 15 kg/dm3)¿ men i detta fall är det följande anbringan- det av folier och skärande av blocken i stycken överflödigt.

*Ip 10 15 20 25' 30' 35 40 i 448. 0755 Exempel I 'Komponenter' _ _ En blandning av: icke renad 4,U'- difenylmetandiisocyanat " 100 viktdelar K tris (2,3-díkloropropyl)fosfat 20 viktdelar - och en blandning av; 16502 (Union carbiae) 1 vikcaei vatten _ ' 35 viktdelar bis(2-dimetylaminoetyl)eter U viktdelar dietanolamin 3 víktdelar 1-' Maskinförhållanden (högtrycks-sprutmaskin) 9,6? kg/min (lågt tryck) mängd aktivatorkomponent:.3,HU kg/min (högt tryck i 5,88 MPa) mängd isokomponent: omröringshastighet: 1000 r/min bandhastighet: 2,7 m/min total skumdistans: 5,0 meter lutning av transportbandet: 3 O blockbredd: _ ' 120 cm blockhöjd: _ 72 cm.

Blockens totala densitet uppgick till U,3 kg/m3." Z Skummaterialblocken sågades i riktningen angiven i fig.,4ï till stycken med en tjocklek av 2,5 cm._Efteråt "krossades" 7 styckena mellan 5 x 2 valsar, vari avståndet mellan valsparen var respektive 20 mm, 10 mm och 5 mm. Styckena förblev upprätta, efter krossningsoperationen. Återvinning av tjockleken uppgick till 95 procent. Såsom ett försök sågades nâgra stycken i en riktning vinkelrätt till stigningsriktningen och efteråthkrøssa- des"de- Återvinningen var sämre ån i det fall "krossningen“ hade :utförts i den korrekta riktningen. Återvinningen uppgick exakt" till 70 procent.

Från den dåliga återvinningen framgår det hur viktigt det är att "krossa" i riktningen parallell till stigningsriktighetenå' hos skummaterialet. Några stycken "krossades" inte och skillna- den i flexibilitet i jämförelse med de "krossade" styckena be- stämdes och har angetts i fig. 9.

Styckena böjdes och vinkeln vid vilken skummaterialet slets' i :zörndc-l* yrfefgiaælm-ulj-ades.

Angivna vinkel uppgick för icke "krossade" folier såsom ett medelvärde till 85 ° (mede1ta1_pä 10 mätningar, standardavvikel-» .se 1 150).

Alla fkrossade" folier kunde böjas upp till 1800. 10' 15 -V20 25 30 35 4458 00075 _Exempel II ¶Komponenter _ 7 _ En blandning av: icke renad ü,U'-difenylmetandiisocyanat " Z 100 viktdelar ftris (2,3-dibromopropyl)fosfat 30 viktdelar och ' M5 víktdelar 0,6 viktdelar -4 viktdelar 7 viktdelar I en blandning av: vatten Z OSIS (Bayer) dimetylcyklonexylamin I diisopfopanolamin¶ 0Maskínförhållanden (lågtryèks-šprutmaskin)' 0il6,35"kg/min 7,17 kg/min mängd isokomponenti: mängd aktivatorkomponent: omröringshastighet: 3000 r/min bandnasrignet; ' 2,6em/min total_skumdistans: 3,0 m luft; I I 2,1 l/min lutning av transportbàndetz ” 3 0 iblockbr-edd: i i 124 cmi 0 b1ocknö¿@=i I, gu om Total densitet unpgiçk till 5,8 kg/m5 fBlocken sågadeslprecis liksom i exempel I till stycken§ E- mellertid var tjoçkleken av styckena nu 5 cm. Skillnaden i flexi- bilitet mellan "knQssadeV och icke "krossade" stycken bestämdes med hjälp av samma försök som beskrevs i exempel I..De ”krossade” styckena slets sönder-i medeltal vid 160 °(¿ 200) (några.kunde0- böjas upp till 180 0); För de icke "kroesade" folierna uppgickfí vinkeln exakt till 68 oi 12 O (alla medelvärden av 10 mätningar).

Exempel III Kómponenter En blandning avfieißkë-fenad 4,U'adifenylmetandiisocyanat I t - . 100 viktdelar 'a tris(ß-kloroetyllfosfat'65 víktdelar -V,oeh- - K, ' I fen blandning av: íyatten _Q0 viktdelar i Bvlous (aolascnmiat) i ivmdei _ 2,4,6-tris (N, N-dimetylaminometyl)fenol I I I I 5 yiktdelan mónoetànolamin 3;viktae1ar q: få» u mp 10 15 20 25 30 35_ 40 . bandhastighet: _blivit "krossade" eller inte_hade blivit "krossade". 448f075 Maskinförhållanden Exakt liksom i_exempel I, men > mängden isokomponent uppgick till: 25,U5 kg/min mängden aktivatorkomponent uppgick till: 7,55 kg/min blockhöjdzï 65 cm K K '2,U m/min Den totala skrymdensiteten av skummaterialen uppgick till lU,l kg/m3. 5 Blocken sågades till stycken med en tjocklek på 2,5 och 5 cm; Några stycken av varje typ "krossades". Några stycken bela- des på två sidor med en termplastisk Folio bestående av ett skikt av en sampolymer av eten och akrylsyra, vilket skikt smäl- te vid en temperatur av 300 OC, på en film, som smälter vid enar temperatur över 300 OC, varvid folien har en total tjocklek_av_ 525 um. Böjförsöken i exempel I upprepades med stycken belagda med plastfolien. Styckena med en tjocklek av 2,5 cm så väl som styckena med en tjocklek av 5 cm kunde böjas över en vinkel av, l80 O utan att slitas sönder oberoende av det faktum, om de hade Exempel IV Komponenter Z En blandning av: icke renad H,H'- diffifiylmetandiisoflyaflfit " I * 100 viktdelar tetrakis(2-kloroetyl)etylendifosfat Z ' 50 viktdelar 5 30 viktdeiar 1532oe 5 1,2 viktdeiar I 5 viktdelar en blandning av: vatten 2-metylimidaàol trietanolamin Maskinförhållanden Såsom nämndes i exempel II, men mängden isokomponent var 25,3 kg/min mängden aktivatorkomponent uppgick till 6,UH kg/min.

”Den totala densiteten för skummaterialet uppgick till 9,6 kg/m3.

Vid försök i den första delen av bandet hade trietanolami- nen utelämnatsw Resultatet var, att blocken vid den lägre sidan visade betydande håligheterif 77. ._ , Från delen av skummaterialet, på vilken trietanolamin hade f sprutats, sågades stycken enligt anvisningarna angivna i exempel I. Tjockleken för styckena uppgick till 5 cm. Några stycken'"krosÄ g1n 15" 20" 25 30 _ en blandning av: vatten' 10 44s"o75a1at sades", andra stycken "krossades" inte och ytterligare andra fstycken "krossades" och belades med en folie såsom beskrevs i¿ exempel III. Styckena sammanpressades med en boll med en diame- ter av 2,53 cm. Man registrerade vid vilken sammanpressningspro- cent skummet slets sönder (sammanpressningshastighet lOfmm/min)= IC- ' ke "krossade" stycken revs sönder vid en sammanpressning av 36 procent. De "krossade" arken och.foliebelagda arken slets inte sönder efter en maximal sammanpressning av 90 procent.

En blandning av: icke renad H,U'~difenylmetandiisocyanat I I "I1oogvik:ae1ar tris(2,3-dibromopropyl)fosfat gi-c I ~,g duo viktdeiar LK 221 (Air Produccs“ 2,5 viktaelar , _ och 7 ,25 viktdelar Dm; g=, I* se svflmdæar 1 'N,N-dimetyletanolamin 5 viktdelarI Maskinförhâllanden* Z 2 Se exempel I, men mängden isokompohent var lU,7 kg/min omängden aktivatorkomponent uppgick till ÛQH kg/min *Den totala skrymdensiteten för skummet uppgick till 6,5 kg/ m5.

Skummet sågades under förhållandena angivna i exempel I. En f del av de sågade styckena "krossades". De "krossade" styckena och de icke "krossade" styckena underkastades några försök för fysikaliska egenskaper. En annan serie av "krossade" och icke ”"krossade" stycken underkastades åldringstester och efteråtIbef Istämdes de fysikaliska egenskaperna igen. I tabellens A och B har resultaten av mätningarna summerats. 111 '#93

Claims (3)

1. 7 riktning vinkelrät mot stigningsriktningen. 11 , i l _ 0ï75 _ Patentkrav ' i l fl. Sätt att dela ett polykarbamidskummaterial, som fram- ställts genom att bringa minst ett polyisocyanat att reagera ia med vatten i närvaro av minst en katalysator och 0,5 till 50 viktdelar av minst ett mjukningsmedel per 100 viktdelar poly- isocyanat, varvid man införlivar i reaktionsblandningen 0,5 till 50 viktdelar, per 100 viktdelar polyísocyanat, av minst en alkanolamin med en molekylvikt från 47 till 2000, minst en: hydroxylgrupp och minst en amingrupp, t.ex..trialkano1amín,_ k ä n n e t e c k n a t därav, att man delar skummaterialet i stycken genom att skära det i stigningsriktningen. H

2. Sätt enligt krav 1, _k ä n n e t e c k n a t därav, att man sammanpressar styckena minst en gång vinkelrätt till stig- ningsriktningen och efteråt lämnar dem att expandera. I

3. Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att man sammapressar skumstyckena vinkelrätt mot stig* ningsriktningen och efteråt expanderar dem genom att pressa styckena genom en serie av valsar med kontrollerade mellanrum, vid vilket valsparen är gradvis närmare varandra i transportrikt-U ningen. ¶. sätt enligt krav 1 eller 2, k a n n e t e e k n e t därav, att man sammanpressar skumstyckena vinkelrätt mot stig* ningsriktningen och efteråt lämnar dem att expandera under ett 'reducerat tryck och borttager det reducerade trycket plötsligt. ut a5.Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att man underkastar skumstyckena ett ökat tryck och plöts-0 ligt borttager det ökade trycket, så att de kan expandera i en 6~. sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e e k n e t därav, att man kombinerar förfarandena i krav 5_och 4 eller 5, 7. sätt enligt krav 1-6, k ä n n e t e e k n e t darav,, att man före eller efter sammanpressningar belägger minst en , yta-av ett skumstycke med en film. 8}'Sätt'enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t därav, att man använder en.plastfolie som har tillhandahållits av ett termoplastiskt skikt, och anbringar den vid en förhöjd tempera-' 7 tur på skummaterialet.