DE2902255A1

DE2902255A1 - Verbundschaumstoffe aus polyurethan- integralschaumstoff und einem nichtpolyurethanschaumstoff und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE2902255A1
Application number: DE19792902255
Authority: DE
Inventors: Udo Ing Grad Haardt; Heinrich Dr Horacek; Dietmar Dipl Chem Dr Nissen; Erhardt Dipl Chem Dr Reich
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1979-01-20
Filing date: 1979-01-20
Publication date: 1980-07-31
Also published as: CA1158817A

Description

Verbundschaumstoffe aus Polyurethan-Integralschaumstoff
und einem Nichtpolyurethanschaumstoff und Verfahren zu deren Herstellung Die vorliegende Erfindung betrifft Verbundschaumstoffe mit einer dichten, kompakten Außenhaut aus Polyurethan-Integralschaumstoff an mindestens einer Seite der Oberfläche, bestehend aus einem Polyurethan-Integralschaumstoff und einem Nichtpolyurethanschaumstoff.
Die Herstellung von Kombinations- und Verbundschaumstoffen, bei denen eine Komponente aus Polyurethanschaumstoff besteht, ist Gegenstand zahlreicher Publikationen und Patente.
Bei der Herstellung von Kombinationsschaumstoffen werden üblicherweise expandierbare Polyolefinpartikel in die schaumfähige Polyurethanmischung eingebracht und gemeinsam aufgeschäumt#(US-PS 3 607 797 und US-PS 3 662 043) oder es werden vollständig aufgeschäumte Polymerteilchen mit der schaumrähigen Polyurethanmischung gegebenenfalls in Formen gemischt und verschäumt (DE-OS 21 28 684 und DE-OS 22 62 250>.
Verbunds-chaumstoffe zeigen in der Regel einen Schichtaufbau aus Polyurethan- und Nichtpolyurethan-Schaumstoff, wobei die Zahl der Schichten in weiten Grenzen variieren kann.
Hierbei werden die einzelnen Schichten entweder miteinander verklebt oder es wird die schaumfähige Polyurethanmischung auf das Substrat aufgetragen und aufschäumen gelassen (US-PS 3 833 259 und DT-OS 23 42 292).
Mit Hilfe von Kombinations- und Verbundschaumstoffen können die mechanischen Eigenschaften der einzelnen Schaumstoffe kombiniert werden. Nachteilig ist jedoch, daß in den meisten Fällen die Herstellverfahren aufwendig und-das Kombinationsverhältnis zwischen Polyurethan- und Nichtpolyurethanschaumstoff ungünstig sind, da die kohärente Polyurethanschaumstoffmaxtrix höchstens 50 Vol.% an Nichtpolyurethanschaumstoffpartikel aufnehmen kann. Ferner müssen die Oberflächen üblicherweise in einem weiteren Arbeitsgang kaschiert, laminiert oder auf andere Weise veredelt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es Verbundschaumstoffe zu entwickeln, die diese Nachteile nicht aufweisen und die an mindestens einer Seite der Oberfläche eine dichte kompakte Außenhaut aus Polyurethan von hohem mechanischen Niveau besitzen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch Verbundschaumstoffe mit einer dichten, kompakten Außenhaut aus Polyurethan-Integralschaumstoff an mindestens einer Seite der Oberfläche, die bestehen aus einem Polyurethan-Integralschaumstoff und einem Nichtpolyurethanschaumstoff.
Die erfindungsgemäßen Verbundschaumstoffe weisen den Vorteil auf, daß sie an mindestens einer Seite der Oberfläche eine dichte Außenhaut von hoher Reiß- und Biegefestigkeit aus Polyurethan besitzen, während andere Eigenschaften, wie Raumgewicht, Druckspannung und Brandverhalten durch den vorzugsweise im Überschuß zur Anwendung kommenden Nichtpolyurethanschaumstoff bestimmt werden.
J Zur Herstellung der Verbundschaumstoffe werden zweckmäßigerweise weiche, elastische Polyurethan-Integralschaumstoffe mit weichen Nichtpolyurethanschaumstoffen und harte Polyurethan-Integrals chaumstoffe mit harten Nichtpolyurethanschaumstoffen kombiniert. Besonders bewährt haben sich Verbundschaumstoffe aus einem weichen, elastischen Polyurethan--Integralschaumstoff und einem Gummilatex, einem elastifizierten Polystyrolschaumstoff und vorzugsweise einem Polyolefinschaumstoff und solche aus einem harten Polyurethan--Integralschaumstoff und einem Polystyrolschaumstoff, Phenol-, Melamin-, Harnstoff-Formaldehydschaumstoff, einem Polyvinylchloridschaumstoff, Polyamidschaumstoff, Polyesterschaumstoff oder einem anorganischen Schaum auf Basis von Silikaten, Blähton oder Perlit.
Die erfindungsgemäß verwendbaren weich elastischen und harten Polyurethan-Integralschaumstoffe werden aus den an sich bekannten Ausgangskomponenten Polyisocyanaten, Polyolen, Katalysatoren, Treibmitteln und Zusatzstoffen hergestellt.
In Betracht kommen beispielsweise aliphatische, cycloaliphatische, arylaliphatische, heterocyclische und vorzugsweise aromatische organische Polyisocyanate Im einzelnen seien beispielhaft genannt: aliphatische Diisocyanate wie Äthylen-, 1,4-Tetramethylen-, I#6-Hexamethylen- und 1,12-Dodecandiisocyanat, cycloaliphatische Diisocyanate, wie Cyclohexan-1,3- und 1,4-diisocyanat sowie beliebige Gemische dieser Isomeren, 1-Isocyanato-3,3,5-trimethyl--5-isocyanatomethyl-cyclohexan, 2,4- und 2,6-Hexahydrotoluylen-diisocyanat sowie beliebige Gemische dieser Isomeren, 4,4'- und 2,4'-Diisocyanato-dicyclohexylmethan; aromatische Diisocyanate, wie 1,3- und 1,4-Phenylendiisocyanat, 2,4- und 2,6-Toluylendiisocyanat sowie beliebige Gemische dieser Isomeren, 2,2#-, 2,4#- und 4,-Di- phenylmethan-diisocyanat und Naphthalin-1,5-diisocyanat; aromatische Polyisocyanate wie 4,4',4-Triphenylmethan-triisocyanat, 2,4,6-Triisocyanatobenzol und Polyphenyl-polymethylen-polyisocyanate. Verwendet werden können ferner modifizierte Polyisocyanate, beispielsweise solche wie sie in der US-PS 3 492 330 beschrieben werden, Carbodiimidgruppen aufweisende Polyisocyanate (DE-PS 10 92 007), Allophanatgruppen aufweisende Polyisocyanate (GB-PS 994 890; BE-PS 761 626), Isocyanuratgruppen aufweisende Polyisocyanate (DE-PS 10 22 789, DE-PS 12 22 067, DE-PS 10 27 394, DE-OS 19 29 034 und DE-OS 20 04 048), Urethangruppen aufweisende Polyisocyanate (BE-PS 752 261, US-PS 3 394 164), Biuretgruppen aufweisende Polyisocyanate (DE-PS 11 Ol 394, GB-PS 889 050) und Estergruppen aufweisende Polyisocyanate (GB-PS 965 474, GB-PS 10 72 956, US-PS 3 567 763, DE-PS 12 31 688).
Bevorzugt verwendet werden die technisch gut zugänglichen aromatischen Di- und Polyisocyanate wie 2,4- und 2,6--Toluylendiisocyanat sowie beliebige Gemische dieser Isomeren, 2,2'-, 2,4'- und 4,4'-Diphenylmethan-diisocyanat sowie beliebige Gemische dieser Isomeren, Mischungen aus 2,2'-, 2,4'-, 4,4'-Diphenylmethan-diisocyanaten und Polyphenyl-polymethylen-polyisocyanaten (Roh-MDI) und Carbodiimid-, Urethan-, Allophanat-, Isocyanurat-, Harnstof£-und Biuretgruppen aufweisende Polyisocyanate. Die genannten Di- und Polyisocyanate können einzeln oder in Form von Mischungen eingesetzt werden.
Als Polyole zur Herstellung der Polyurethan-Integralschaumstoffe werden vorzugsweise übliche lineare und/oder verzweigte Polyesterole und insbesondere Polyätherole mit Molekulargewichten von 200 bis 8 000, vorzugsweise 800 bis 5 000, und insbesonders 1 800 bis 3 500, verwendet. In Betracht kommen jedoch auch andere hydroxylgruppenhaltige polymere mit den genannten Molekulargewichten, beispielsweise Polyesteramide, Polyacetale und Polycarbonate, insbesondere solche, hergestellt aus Diphenylcarbonat und Hexandiol-1,6 durch Umesterung.
Die Polyesterole können beispielsweise aus Dicarbonsäuren, vorzugsweise aliphatischen Dicarbonsäuren, mit 2 bis 12, vorzugsweise 4 bis 8 Kohlenstoffatomen im Alkylenrest und mehrwertigen Alkoholen, vorzugsweise Diolen, hergestellt werden. Genannt seien beispielhaft aliphatische Dicarbonsäuren, wie Glutarsäure, Pimelinsäure, Korksäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Undecandisäure, Dodecandisäure und vorzugsweise Bernstein- und Adipinsäure, und aromatische Dicarbonsäuren, wie Phthalsäure und Terephthalsäure. Beispiele für zwei- und mehrwertige, insbesondere zwei- und dreiwertige Alkohole sind: Athylenglykol, Diäthylenglykol, 1,2- bzw. -1,3-Propylenglykol, Dipropylenglykol, Decandiol--1,10, Glycerin, Trimethylolpropan und vorzugsweise Butandiol-1,4 und Hexandiol-1,6. Sofern zur Herstellung der Polyesterole mehrwertige, insbesondere dreiwertige Alkohole mitverwendet werden, wird deren Gehalt zweckmäßigerweise so berechnet, daß die Funktionalität der erhaltenen Polyesterole maximal 2,5 ist.
Die Polyesterole besitzen Molekulargewichte von 500 bis 5000, vorzugsweise von 1000 bis 3000, und Hydroxylzahlen von 30 bis 300, vorzugsweise von 50 bis 100.
Vorzugsweise als Polyole verwendet werden jedoch Polyätherole, die nach bekannten Verfahren aus einem oder mehreren Alkylenoxiden mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen im Alkylenrest und einem Startermolekill, das 2 bis 8, vorzugsweise 2 bis 4 aktive Wasserstoffatome enthält, hergestellt werden.
geeignete Alkylenoxide sind beispielsweise Tetrahydrofuran,' 1,3-Propylenoxid, 1,2- bzw. 2,3-Butylenoxid, Styroloxid und vorzugsweise Athylenoxid und l,2-Propylenoxid. Die Alkylenoxide können einzeln, alternierend nacheinander oder als Mischungen verwendet werden. Als Startermoleküle kommen beispielsweise in Betracht: Wasser, organische Dicarbonsäuren, wie Bernsteinsäure, Adipinsäure, Phthalsäure und Terephthalsäure, aliphatische und aromatische, gegebenenfalls N-Mono-, N,N- und N,N'-dialkylsubstituierte Diamine mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen im Alkylrest, wie gegebenenfalls mono- und dialkylsubstituiertes Äthylendiamin, Diäthylentriamin, Triäthylentetramin, 1,3-Propylendiamin, 1,3- bzw. 1,4-Butylendiamin, 1,2-, 1,3-, 1,4-, 1,5- und 1,6-Hexam'ethylendiamin, Phenylendiamine, 2,4- und 2,6-Toluylendiamin und 4,4'-, 2,4'- und 2,2WDiamino-diphenylmethan; Monoamine, wie Methylamin, {ethylamin, Isopropylamin, Butylamin, Benzylamin, Anilin, die Toluidine und Naphthylamine. Von den Verbindungen der erwähnten Gruppe sind besonders interessant N,N,N',N'-Tetrakis-(2--hydroxyäthyl)-äthylendiamin, N,N,N' ,N'-Tetrakis-(2-hydroxypropyl)-äthylendiamin, N,N,N' ,N1? ,N"-Pentakis-(2-hydroxypropyl)-äthylentriamin, Phenyldiisopropanolamin und höhere Alkylenoxidaddukte von Anilin.
Als Startermoleküle kommen ferner in Betracht Alkanolamine, wie Äthanolamin, Diäthanolamin, N-Methyl- und N-A;thyläthanolamin, N-Methyl- und N-Äthyl-diäthanolamin und Triäthanolamin, Hydrazin und Hydrazide. Vorzugsweise verwendet werden mehrwertige Alkohole, wie Äthylenglykol, Propylenglykol-1,2 und -1,3, Diäthylenglykol, Dipropylenglykol, Butylenglykol- 1,4, Hexamethylenglykol-1,6, Glycerin> Trimethylol-propan und Pentaerythrit.
Andere anwendbare Polyole sind die nicht-reduzierenden Zucker, die nicht-reduzierenden Zuckerderivate und bevor-L J zugt deren Alkylenoxid-Addukte, worin die Alkylenoxide 2 bis 4 Kohlenstoffatome haben. Verwendbare nicht-reduzierende Zucker und Zuckerderivate sind z.B. Saccharose, Alkylglykoside, wie Methylglykosid und Äthylenglukosid, ferner Glykolglykoside, wie Äthylenglykolglukos id, Propylenglukosid, Glyzeringlukosid und 1,2,6-Hexantriolglukosid.
Als Polyacetale kommen z.B. die aus Glykolen, wie Diäthylenglykol, Triäthylenglykol, 4,4 ~-Dioxäthoxy-diphenyldimethylmethan, Hexandiol und Formaldehyd herstellbaren Verbindungen in Frage. Auch durch Polymerisation cyclischer Acetale lassen sich erfindungsgemäß geeignete Polyacetale herstellen.
Als Hydroxylgruppen aufweisende Polycarbonate kommen solche der an sich bekannten Art in Betracht, die z.B. durch Umsetzung von Diolen wie Propandiol-(1,3), Butandiol-(1,4) und/oder Hexandiol-(1,6), Diäthylenglykol, Triäthylenglykol, Tetraäthylenglykol mit Diarylcarbonaten, z.B.
Diphenylcarbonat oder Phosgen, hergestellt werden können.
Zu den Polyesteramiden zählen z.B. die aus mehrwertigen gesättigten und ungesättigten Carbonsäuren bzw. deren Anhydriden und mehrwertigen gesättigten und ungesättigten Aminoalkoholen, oder Mischungen aus mehrwertigen Alkoholen und Aminoalkoholen und Polyaminen gewonnenen, vorwiegend linearen Kondensate.
Die Polyole können einzeln oder in Form von Mischungen verwendet werden. Bewährt haben sich besonders Mischungen aus Polyester- und Polyätherolen, wobei das Verhältnis der Komponenten je nach Verwendungszweck des herzustellenden Polyurethan-Integralschaumstoffs in breiten Grenzen, beispielsweise im Gewichtsverhältnis von Polyesterol zu Polyätherol von 20 : 80 bis 80 : 20 variiert werden kann.
Gegebenenfalls kann es zweckmäßig sein, neben den genannten Polyolen zusätzlich Kettenverlängerungsmittel oder Vernetzungsmittel zur Herstellung der Polyurethan-Integralschaumstoffe mitzuverwenden. Als derartige Mittel kommen polyfunktionelle, insbesondere di- und trifunktionelle Verbindungen mit Molekulargewichten von 17 bis 600, vorzugsweise 60 bis 300, in Betracht. Verwendet werden beispielsweise Di- und Trialkanolamine, wie Diäthanolamin und Triäthanolamin und vorzugsweise aliphatische Diole und Triole mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, wie Äthylenglykol, 1,4-Butylenglykol, 1,6-Hexamethylenglykol, Glyzerin und Trimethylolpropan.
Zur Herstellung der Polyurethan-Integralschaumstoffe, die eine dichte, kompakte Außenhaut besitzen, werden vorzugsweise physikalisch wirkende Treibmittel verwendet. Geeignet sind Flüssigkeiten, welche gegenüber den organischen Polyisocyanaten inert sind und Siedepunkte unter 100°C, vorzugsweise unter OOC, insbesondere zwischen -500C und 30°C bei Atmosphärendruck aufweisen, so daß sie unter dem Einfluß der exothermen Polyadditionsreaktion verdampfen.
Beispiele derartiger, vorzugsweise verwendbarer Flüssigkeiten sind Kohlenwasserstoffe, wie Pentan, n- und iso-Butan und Propan, Äther, wie Dimethyläther und Diäthyläther, Ketone, wie Aceton und Methyläthylketon, Äthylacetat und vorzugsweise halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Methylenchlorid, Trichlorfluormethan, Dichlordifluormethan, Dichlormonofluormethan, Dichlortetrafluoräthan und 1, 1,2-Trichlor--1,2,2-trifluoräthan. Auch Gemisch dieser niedrigsiedenden Flüssigkeiten untereinander und/oder mit anderen substituierten oder unsubstituierten Kohlenwasserstoffen können verwendet werden.
Gegebenenfalls kann auch Wasser, das mit Isocyanatgruppen unter Bildung von Kohlendioxid reagiert, als Treibmittel mitverwendet werden.
Die erforderliche Menge an physikalisch wirkendem Treibmittel kann in Abhängigkeit von der gewünschten Schaumstoffdichte auf einfache Weise ermittelt werden und beträgt ungefähr 2,5 bis 20 Gew.%, vorzugsweise 5 bis 15 Gew.%, bezogen auf das Polyolgewicht.
Geeignete Mischungen aus gegebenenfalls halogenierten Kohlenwasserstoffen und Wasser bestehen im allgemeinen aus 2,5 bis 20 Gew.%, vorzugsweise 5 bis 10 Gew.%, gegebenenfalls halogenierten Kohlenwasserstoffen und 0,01 bis 1,5 Gew.%, vorzugsweise 0,1 bis 1 Gew.% Wasser, wobei die Gew.% bezogen sind auf das Polyolgewicht.
Zur Herstellung der Integralschaumstoffe verwendet man vorzugsweise Trichlorfluormethan und Methylenchlorid oder Mischungen dieser Treibmittel in einer Menge von 2,5 bis 20 Gewichtsteilen auf 100 Gew.-Teile Polyol. Der Gehalt an Wasser, sofern dieses mitverwendet wird, ist üblicherweise kleiner als 1 Gew.-Teil, vorzugsweise 0,01 bis 0,5 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Teile Polyol.
Geeignete Katalysatoren zur Beschleunigung der Umsetzung zwischen den Polyolen, gegebenenfalls Wasser und Kettenverlängerungsmitteln und den Polyisocyanaten sind beispielsweise tertiäre Amine, wie Dimethylbenzylamin, N,N,N' ,N'-Tetramethyl-diamino-äthyläther, Bis-(dimethyl)--aminopropyl)-harnstoff, N-Methyl- bzw. N-Athylmorpholin, Dimethylpiperazin, 1,2-Dimethylimidazol, l-Azo-bicyclo--(3,3,0)-octan und vorzugsweise Triäthylendiamin, Metallsalze, wie Zinndioctoat, Bleioctoat, Zinn-diäthylhexoat und vorzugsweise Zinn-(II)-salze und Dibutylzinndilaurat sowie insbesondere Mischungen aus tertiären Aminen und organischen Zinnsalzen. Vorzugsweise verwendet werden 0,1 bis 2 Gew.% Katalysator auf Basis tertiärer Amine und/ oder 0,01 bis 0,2 Gew.% Metallsalze, bezogen auf das Polyolgewicht.
Den schaumfähigen Reaktionsgemischen können ferner gegebenenfalls HilSs- und Zusatzstoffe, wie sie üblicherweise zur Herstellung von Polyurethanschaumstoffs Anwendung finden, einverleibt werden. In Betracht kommen beispielsweise oberflächenaktive Stoffe, Flammschutzmittel, Porenregler, Antioxidationsmittel, Hydrolyseschutzmittel, Farbstoffe, Füllstoffe und andere Zusätze.
Als oberflächenaktive Stoffe kommen beispielsweise Verbindungen in Betracht, die zur Unterstützung der Homogenisierung der Ausgangsstoffe dienen und gegebenenfalls auch geeignet sind, die Zellstruktur der Polyurethanschaumstoffe zu regulieren. Genannt seien z.B. Siloxan-Oxyalkylen-Mischpolymerisate und andere Organopolysiloxane, oxäthylierte Alkylphenole, oxäthylierte Fettalkohole, Paraffinöle, Ricinusöl, Ricinolsäureester und Türkischrotöl, die in Mengen von 0,2 bis 6 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teilen Polyisocyanat angewandt werden.
Zur Verbesserung der Flammbeständigkeit können den erfindungsgemäß hergestellten, lichtbeständigen Polyurethanschaumstoffen Flammschutzmittel einverleibt werden. Genannt seien beispielsweise Phosphor- und/oder Halogenatome enthaltende Verbindungen, die zusätzlich die Neigung zur Sprödigkeit in den Schaumstoffen verringern können und als Weichmacher fungieren, wie Trikresylphosphat, Tris-2--chloräthylphosphat, Tris-chlorpropylphosphat und Tris-2,3-dibromopropylphosphat und anorganische Flammschutzmittel, wie Antimontrioxid, Arsenoxid, Ammonium- phosphat u.a. Im allgemeinen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, 1 bis 10 Gew.-Teile der genannten Flammschutzmittel für jeweils 100 Gew. -Teile Polyisocyanat zu verwenden.
Nähere Angaben über die obengenannten anderen üblichen Hilfs- und Zusatzstoffe sind der Fachliteratur, beispielsweise der Monographie von J.H. Saunders und K.C. Frisch High Polymers, Band XVI, Polyurethanes, Teil 1 und 2, Verlag Interscience Publishers 1962 und 1964, zu entnehmen.
Als andere Schaumstoffkomponenten zur Herstellung der Verbunds chaumst of fe werden Nichtpolyurethans chaums toffe mit Dichten von 5 gitter bis 500 gitter, vorzugsweise 20 g/Liter bis 100 g/Liter, verwendet, die sowohl hart als auch weich, elastisch eingestellt sein können. Hierbei werden vorteilhafterweise harte Polyurethan-Integralschaumstoffe mit harten Nichtpolyurethanschaumstoffen und weiche Polyurethan-Integralschaumstoffe mit weichen Nichtpolyurethanschaumstoffen kombiniert.
Geeignete harte Nichtpolyurethanschaumstoffe sind beispielsweise Phenol-, Melamin- und Harnstof£-Formaldehydschaumstoffe, wie sie beispielsweise in K.C. Frisch, J.H. Saunders, Plastic Foams, Part II, Vol. 1 (1973), M. Dekker, New York, 639, 675 beschrieben werden. Polyvinylchloridschaumstoffe, wie sie in Plastic Foams, Part I, Vol. 1 (1972) 305 beschrieben werden, Polyamidschaumstoffe, wie sie in Plastic Foams, Part II, Vol. 1, 784 beschrieben werden, Polyesterschaumstoffe, wie sie in Plastic Foams, Part II, Vol. 1, 777 beschrieben werden und vorzugsweise Polystyrolschaumstoffe, wie sie aus C.J. Benning, Plastic Foams (1969) Wiley 1 bekannt sind.
Als Nichtpolyurethanschaumstoffe kommen auch anorganische Schäume, beispielsweise Silikate, Blähton oder Perlit in Betracht.
Als weiche Nichtpolyurethanschaumstoffe seien beispielsweise genannt: Gummi-Latices, wie sie beispielsweise beschrieben werden in D.C. Blackley, High Polymer Latices (1966), Maclaren/London Vo. 2, 583, elastifizierte Polystyrolschaumstoffe, wie sie beispielsweise beschrieben werden in R.J. Bender, Handbook of foamed Plastics (1965) Lako Publ. Corp./Libertyville 240 und vorzugsweise Polyolefinschaumstoffe, wie sie beispielsweise ebendort 285 beschrieben werden.
Geeignet zur Herstellung der Verbundschawnstoffe sind insbesonders weichelastische Schaumstoffe mit Dichten von 10 bis 100 gitter aus Olefinpolymerisaten. Unter Olefinpolymerisaten sollen Homo- und Copolymerisate von Olefinen mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen verstanden werden. Geeignet sind besonders solche Olefinhomo- und -copolymerisate, deren Röntgenkristallinität bei 25 0C über 25 % liegt. So kommen beispielsweise Homopolymerisate des Äthylens, Propylens und Butylens oder Copolymerisate dieser Monomeren in Frage.
Insbesondere eignen sich für das Verfahren Copolymerisate des Äthylens mit anderen äthylenisch ungesättigten Monomeren, die zweckmäßig mehr als ungefähr 50 Gew.% Äthylen einpolymerisiert enthalten. Genannt seien beispielsweise Copolymerisate des Äthylens mit 5 bis 30 Gew.% Acryl-, Methacryl- oder Vinylcarbonsäureestern mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen im Alkoholrest, bezogen auf das Gesamtgewicht des Copolymerisates. Unter den Comonomeren haben die Ester der Acrylsäure des n- und tert. -Butanols und das Vinylacetat eine besondere Bedeutung. Auch können Gemische der Olefinpolymerisate untereinander oder mit anderen polymeren Verbindungen verwendet werden.
Unter geschäumten Kunststoffpartikeln aus Olefinpolymerisa-' ten, die im technischen Sprachgebrauch mitunter auch als Schaumstoffteile bezeichnet werden, sollen solche Teile verstanden werden, worin die Zellmembran aus dem Olefinpolymerisat bestehen. Die Teile sind vollständig geschäumt, sie enthalten praktisch kein Treibmittel mehr und können daher durch Erhitzen nicht mehr geschäumt werden. Vorzugsweise verwendet man für das Verfahren Teile mit überwiegendem Anteil an geschlossenen Zellen. Die schaumförmigen Teile werden nach gebräuchlichen technischen Verfahren erhalten, z.B. durch Mischen der Olefinpolymerisate mit einem Treibmittel in einem Extruder und Auspressen der Mischungen durch eine Lochdüse, wobei der erhaltene treibmittelhaltige Strang gegebenenfalls nach dem Verlassen der Düse vor dem Aufschäumen zerkleinert wird. Es ist aber auch möglich, solche Teile zu verwenden, die durch Erhitzen von Gemischen aus Olefinpolymerisaten und solchen Treibmitteln erhalten werden, die sich unter Bildung gasförmiger Produkte zersetzen.
Wenn eine höhere Wärmestabilität der schaumförmigen Kunststoffpartikel verlangt wird, ist es zweckmäßig, geschäumte Teile aus Olefinpolymerisaten, insbesondere aus Äthylenhomopolymerisaten und Äthylencopolymerisaten zu verwenden, die einen Gelanteil von beispielsweise 10 bis 85 Gew.%, vorzugsweise von 30 bis 60 Gew.%, enthalten. Unter Gelanteil ist der Gewichtsanteil der Polymerisate zu verstehen, der in Lösungsmitteln bei Temperaturen oberhalb des Kristallinitätsschmelzpunktes unlöslich ist. Bei Olefinpolymerisaten wird der Gelanteil beispielsweise durch Erhitzen der Teilchen in Toluol auf Temperaturen von 1000C und Abfiltrieren und Trocknen der unlöslichen Anteile bestimmt.
Ran kann die schaumförmigen, vernetzte Anteile enthaltenden Kunststoffteile nach verschiedenen Verfahren erhalten.
Unter diesen hat sich besonders eine Arbeitsweise bewährt, bei der die schaumförmigen, geschlossenenzelligen Teile mit energiereichen Strahlen behandelt werden. So kann man z.B. Röntgen- oder Elektronenstrahlen auf die Teile einwirken lassen. Bei einer Arbeitsweise zur Herstellung der Teile, die besonders geeignet ist, werden die feinteiligen geschäumten Olefinpolymerisate mit Elektronenstrahlen behandelt, deren Dosis etwa zwischen 5 und 60 Mrd beträgt. Die Herstellung dieser Teile ist beispielsweise in der französischen Patentschrift 1 523 988 beschrieben worden.
Die Nichtolyurethanschaumstorfe werden vorzugsweise in Form miteinander verschweißter oder verklebter Agglomerate, die kommunizierende Hohlräume enthalten können, zu den erfindungsgem#en Verbundschaumstoffen verarbeitet. Verschweißte Agglomerate können beispielsweise durch Erhitzen der gegeschäumten, weichelastischen Olefinpolymerisatpartikel auf die Erweichungstemperatur des Polymerisats und Versintern in Formen unter geringer Druckeinwirkung erhalten werden.
Die Formen sollen hierbei zweckmäßig so beschaffen sein, daß beim Erhitzen der Olefinpolymerisatpartikel die Luft oder andere gasförmige oder flüssige Bestandteile aus der Form entweichen können, nicht aber die geschäumtai Olefinpolymerisatpartikel. Zum Versintern werden die Teile auf Temperaturen erwärmt, bei denen zumindest 25 %, vorteilhafterweise 50 bis 100 % des ursprünglichen kristallinen Anteils des Polymerisats geschmolzen sind. Das Pressen der Olefinpolymerisatpartikel kann vor, während oder nach dem Erhitzen durchgeführt werden. Nach einer vorteilhaften Arbeitsweise wenden die Olefinpolymerisatpartikel in der Form um 5 bis 30 % des ursprünglichen Schüttvolumens zusammengepreßt.
Verklebte Agglomerate werden durch Vermischen der geschäum-' ten, weichelastischen Olefinpolymerisatpartikel mit lösungsmittelfreien, härtbaren Bindemitteln, wie ungesättigten Polyesterharzen, Epoxidharzen, Polyisocyanaten und isocyanat- oder hydroxylgruppenhaltigen Polyurethanprepolymeren, und Zusammenpressen der Mischungen in Formen um 5 bis 30 % des ursprünglichen Schüttvolumens erhalten.
Je nach dem angewendeten Druck erhält man verschweißte oder verklebte Agglomerate aus geschäumten, weichelastischen Olefinpolymerisatpartikeln mit Raumgewichten von ungefähr 20 bis 120 g/l, die mehr oder weniger große, miteinander verbundene Hohlräume aufweisen.
Die Mengenverhältnisse zwischen schäumfähiger Polyurethan--Integralschaummischung und Nichtpolyurethanschaumstoff zur Herstellung der Verbundschaumstoffe sind in breiten Grenzen variierbar. Im allgemeinen werden pro Liter Nichtpolyurethanschaumstoff 20 bis 500 g, vorzugsweise 50 bis 150 g der schaumfähigen Polyurethan-Integralschaummischung verwendet. Auf diese Weise erhält man Verbundschaumstoffe, die bestehen aus 40 bis 10 Volumen-%, vorzugsweise 30 bis 15 Volumen-% eines Polyurethan-Integralschaumstoffs und 60 bis 90 Volumen-%, vorzugsweise 70 bis 85 Volumen-% eines Nichtpolyurethanschaumstoffs, wobei die Volumen-% bezogen sind auf das Gesamtgewicht.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Verbundschaumstoffe wird in Formen vorgenommen. Man verwendet zweckmäßig solche Formen, deren Wände fest mit dem Boden verbunden sind und die gegebenenfalls eine bewegliche Abdeckung besitzen.
Hierbei wird üblicherweise eine bewegliche Abdeckung verwendet, deren Seitenteile die Seitenwände der Form überlappen. Auf diese Weise kann gegebenenfalls der Rauminhalt der Form beim Aufschäumen der schaumfähigen Poly-Integralschaumstoffmischung auf nahezu das.Doppelte seines ursprüng- stichen Volumens ausgedehnt werden. Die Verwendung einer solchen Form ist besonders dann vorteilhaft, wenn beim Aufschäumen eine bestimmte Volumengröße zur Einstellung eines bestimmten Raumgewichts angestrebt wird. Die Form soll ferner beheizbar sein. Man kann auch Formen verwenden, deren Oberfläche nicht glatt, sondern strukturiert, gemustert oder in anderer Weise dem späteren Gebrauchszweck des Verbundschaumstoffs angepaßt, gestaltet sind. Durch diese Maßnahme ist es möglich beispielsweise die Rutschfestigkeit zu erhöhen und Muster oder andere Markierungen anzubringen. Vorzugsweise zur Anwendung kommen jedoch Formen mit glatten Oberflächen.
Unter Formen sollen auch kontinuierlich arbeitende Formgebungsvorrichtungen verstanden werden, wie sie beispielsweise zum kontinuierlichen Herstellen von Formkörpern aus Polyurethanschaumstoffen, insbesonders -Integralschaumstoffen Verwendung finden. Solche Vorrichtungen bestehen z.B. aus 4 Fließbändern, die derartig zueinander angeordnet sind, daß sie einen Kanal bilden. In diesen Kanal wird die schaumfähige Polyurethan-Integralschaumstoffmischung an einem Ende eingebracht, in einem angemessenen Abstand von diesem Ende wird der Nichtpolyurethanschaumstoff hinzugefügt, aufgeschäumt und der erhaltene Verbundschaumstoff am anderen Ende des Kanals ausgetragen. Die Fließbänder können auch als Endlosbänder von Einzel formen ausgebildet sein.
Die Verbundschaumstoffe werden im einzelnen zweckmäßig auf folgende Weise hergestellt: Die Herstellung der schaumfähigen Polyurethan-Integralschaumstoffmischung erfolgt nach bekannten Methoden, beispielsweise nach dem Präpolymer-, vorzugsweise nach dem one-shot--Verfahren.
mach dem one-shot-Verfahren werden beispielsweise bei Temperaturen von 15 bis 600C, vorzugsweise von 20 bis 500C Polyol, Katalysator, Treibmittel und gegebenenfalls Kettenverlängerungs- bzw. Vernetzungsmittel, Hilfs- und Zusatzstoffe mit den organischen Polyisocyanaten in solchen Mengen zur Umsetzung gebracht, daß das Verhältnis von Hydroxylgruppen der Polyole und gegebenenfalls NCO-aktiven Wasserstoffatome der Kettenverlängerungs- bzw. Vernetzungsmittel zu NCO-Gruppen der Polyisocyanate 0,8 : 1 bis 1,2 : 1, vorzugsweise ungefähr 1 : 1 beträgt. Bei Verwendung einer Mischkammer mit mehreren Zulaufdüsen können die flüssigen Ausgangsstoffe einzeln oder, sofern die Komponenten fest sind, in Form von Lösungen oder Suspensionen zugeführt und in der Mischkammer intensiv vermischt werden. Als besonders zweckmäßig hat es sich jedoch erwiesen, nach dem Zweikomponenten-Verfahren zu arbeiten und als Komponente A eine Mischung aus Polyol, Katalysator, Treibmittel, gegebenenfalls Kettenverlängerungs- bzw. Vernetzungsmittel, Hilfs- und Zusatzstoffen und als Komponente B die organischen Polyisocyanate zu verwenden.
Zur Herstellung der Polyurethan-Integralschaumstoffe möchten wir ferner auf die einschlägige Fachliteratur, beispielsweise auf A. Nicolay u.a. GAK No. 4 (1977), Vol. 30, 226 - 232 und H.Y. Fabris, Adv. in Urethane Technology, Vol. 2 (1973) 203 - 220 verweisen.
Beim diskontinuierlichen Verfahren zur Herstellung der Verbundschaumstoffe wird die schaumfähige Polyurethan--Integralschaumstoffmischung in eine gegebenenfalls erwärmte, verschließbare Form eingebracht. Bevor die Mischung zu schäumen beginnt, wird der Nichtpolyurethanschaumstoff so eingelegt, daß er auf der schaumfähigen Mischung schwimmt und gegebenenfalls die Seitenwände der Form berührt. Vorzugsweise wird der Nichtpolyurethan- schaumstoff jedoch so schwimmend auf die schaumfähige Mischung gelegt, daß der Abstand zwischen einer, zwei, drei oder allen 4 Seitenwänden der Form und dem Nichtpolyurethanschaumstoff 0,5 bis 10 mm, vorzugsweise 1 bis 4 mm beträgt. Danach wird die Form geschlossen. Die schaumfähige Mischung drückt den Nichtpolyurethanschaumstoff beim Expandieren an den Formdeckel und umschließt ihn an mindestens einer, gegebenenfalls an fünf von sechs Seiten, d.h. es werden Verbundschaumstoffe erhalten, die bestehen aus einem Nichtpolyurethanschaumstoff mit einer dichten, kompakten Außenhaut aus Polyurethan-Integralschaumstoff an mindestens einer, vorzugsweise mehreren, insbesonders an fünf Seiten der Oberfläche. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens erhält man eine glatte Oberfläche aus Polyurethan-Integralschaumstoff. Die fertigen Verbundschaumstoffe können nach ungefähr 3 bis 5 Minuten der Form entnommen werden.
Beim kontinuierlichen Verfahren werden statt der Form Metallbänder benutzt, wobei das untere und die seitlichen Bänder wannenförmig angeordnet sind. Die schaumfähige Polyurethan-Integralschaummischung läßt man auf das untere Band fließen. Der Nichtpolyurethanschaumstoff, der vorteilhafterweise die Form eines Schaumbandes besitzt, wird so in die Form eingeführt, daß er schwimmend auf der schäumfähigen Mischung aufliegt. Die Länge der vorzugsweise tunnelförmig gestalteten Form und der Durchsatz werden so aufeinander abgestimmt, daß am Ende der fertige Verbundschaumstoff entnommen werden kann.
Je nach Art des Polyurethan-Integralschaumstoffs und des Nichtpolyurethanschaumstoffs können Verbundschaumstoffe mit ganz speziellen Eigenschaften für die verschiedensten Anwendungsgebiete hergestellt werden. So sind beispielsweise Verbundschaumstoffe aus Polyäthylenschaumstoffen und weichen elastischen Polyurethan-Integralschaumstoffen besonders für Sportmatten geeignet. Sie können jedoch auch als Wandverkleidungen für Turn- und Gymnastikhallen Anwendung finden. Derartige Verbundschaumstoffe verbinden das hohe Dämpfungsvermögen der Polyäthylenschaumstoffe mit der hohen Zugfestigkeit und Weiterreißfestigkeit der Polyurethan-Weichintegralschaumstoffe.
Die Verbundschaumstoffe aus Polystyrolschaumstoffen und Polyurethan-Hartintegralschaumstoffen verbinden die geringe Dichte und den niedrigen Preis des Polystyrolschaumstoffs mit den hochwertigen holzähnlichen Eigenschaften des Duromerschaumstoffs. Entsprechend hergestellte Verbundschaumstoffe eignen sich als Kolz-Dekor, Trennelemente, Wand- und Möbelteile.
Verbundschaumstoffe aus Polyurethan-Hartintegralschaumstoffen und geschäumten Phenol-, Harnstoff- und/oder Melamin-Formaldehydschaumstoffen gegebenenfalls in Kombination mit anorganischen Schäumen, beispielsweise Silikatschäumen verbinden das gute Brandverhalten des Nichtpolyurethanschaumstoffs mit den günstigen mechanischen Eigenschaften der Palyurethan-Komponente. Derartige Verbundschaumstoffe finden vor allem Anwendung im Bausektor, wo gute Wärmedämmung und Schwerentflammbarkeit gefordert werden.
Die in den Beispielen genannten Teile beziehen sich auf das Gewicht.
Beispiel 1 Komponente A: 73,9 Teile eines Polyesterols aus Bernstein-, Glutar- und Adipinsäure, Äthylenglykol und Diäthylenglykol mit einer Hydroxylzahl von 56 und einer Viskosität von 600 mPa.s bei 750C werden mit 10,2 Teilen Xthylenglykol 0,8 Teilen einer 33 %igen Lösung von Diazabicyclooctan in Dipropylenglykol, 0,68 Teilen Silikonöl t Tegostab B 2888 entwässert der Goldschmidt AG, Essen) 10,0 Teilen Trichlorfluormethan 2,5 Teilen Trichlor-trifluoräthan 2,5 Teilen Ruß (#Printex 60 der Firma Degussa) und 0,005 Teilen Dibutylzinndilaurat bis zur vollständigen Homogenisierung gemischt.
Komponente B: Zur Herstellung eines isocyanatgruppenhaltigen Präpolymeren werden 33,33 Teile eines Polyesterpolyols auf Basis Adipinsäure, Diäthylenglykol und Trimethylolpropan mit einer mittleren Funktionalität von 2,6, einer OH-Zahl von 50-55 und einer Viskosität von 1300 mPa.# bei 750C mit einer Mischung aus 54,17 Teilen 4,4'-Diphenylmethan-diisocyanat und 12,50 Teilen eines handelsüblichen carbodiimidmodifizierten 4,4'-Diphenylmethan-diisocyanats (#Desmodur CD der Bayer AG) bei einer Temperatur von:800C in 2 Stunden zur Reaktion gebracht.
Man erhält ein isocyanatgrüppenhaltiges carbodiimidmodifiziertes Präpolymeres mit einem NC0-Gehalt von 20,6 Gew.-% und einer Viskosität von 2400 mPa-.s bei--20°C.
Komponente A wird auf 27 0C und Komponente B auf 350C wärmt und beide im Gewichtsverhältnis 100:84'mittels einer Niederdruck-Schaummaschine (Typ EMB F 20St der Elastogran Maschinenbau GmbH) gemischt. Das frei aufsohäumende Reaktionsgemisch besitzt eine Startzeit von 6-8 Sekunden und eine Steigzeit von 35-40 Sekunden; die Rohdichte beträgt 80 gXl.
130 g dieses Reaktionsgemisches werden in eine auf 450C erwärmte Plattenform aus Aluminium (Abmessungen 260x210x40 mm) eingetragen, die mit einem-Formtrennmittel (PU-200/9 der Firma Böttler) zuvor eingesprüht wurde. Vor Beginn des Aufschäumens wird eine Platte aus Polyäthylen--Partikelschaum ( Neopolen N 1710 der BASF Aktiengesellschaft) mit den Abmessungen 255x205x33 mm schwimmend auf die schäumfähige Mischung aufgelegt, die Form verschlossen und der gebildete Kombinationsschaum nach 3 Minuten entformt. Man erhält eine Schaumstoffplatte, die aus 80 Volumen-% Polyäthylenschaumstoff und 20 Volumen-% Polyurethan-Integralschaumstoff (Dichte 250-300 g/l) besteht, ein mittleres Raumgewicht von llO g/l aufweist und an 5 Seiten eine Außenschicht aus Polyurethan-Integralschaumstoff besitzt. Die mechanischen Werte der einzelnen Schaumstoffe und des Verbundschaumstoffs sind in Tabelle 1 zusammengefaßt.
Beispiel 2 Komponente A: 74,6 Teile eines Polyesterols aus Bernstein-, Glutar- und Adipinsäure sowie Äthylenglykol und Trimethylolpropan mit einer OH-Zahl von 55-59 und unterschiedlicher Funktionalität werden mit 12,0 Teilen einer 15 %igen Pigmentanreibung in Äthylenglykol 0,5 Teilen einer 33 %igen Lösung von Diazabicyclooctan in Dipropylenglykol 0,075 Teilen Silikonöl ( Tegostab B 2888, entwässert) 10,0 Teilen Trichlorfluormethan und 2,5 Teilen Trichlor-trifluor-äthan bis zur vollständigen Homogenisierung gemischt.
Die verwendeten Polyesterole besaßen eine Funktionalität von 2,2 und eine Viskosität von 900 mPa.s bei 750C bzw.
eine Funktionalität von 2,4 und eine Viskosität von 1300 mPa.s. bei 75°C.
Komponente B: Zur Herstellung isocyanatgruppenhaltiger Präpolymeren werden 33,33 Teile eines Polyesterpolyols auf Basis Bernsteinsäure, Glutarsäure und Adipinsäure sowie Äthylenglykol und Trimethylolpropan mit einer OH-Zahl von 55-59 und Funktionalitäten von a) 2,2, Viskosität: 900 mPa.s. bei 750C b) 2,4, Viskosität: 1200 mPa.s. bei 7500 c) 2,6, Viskosität: 1700 mPa.s. bei 750C mit einer Mischung aus 54,17 Teilen 4,4 ~-Diphenylmethan-diisocyanat und 12,50 Teilen eines handelsüblichen carbodiimidmodifizierten 4,4 ' -Diphenylmethandiisocyanates bei einer Temperatur von 800C in 2 Stunden zur Reaktion gebracht.
Man erhält isocyanatgruppenhaltige, carbodiimidmodifizierte Präpolymere mit folgenden Eigenschaften: Polyesterole Präpolymer Typ Funktionalität NCO-Gehalt Viskosität % mPa.s. (200C) a 2,2 20,1 1490 b 2,4 20,2 1670 c 2,6 20,5 1840 Die Komponenten A und B werden, wie in Beispiel 1 beschrieben, miteinander zur Reaktion gebracht und mit Neopolen V 1710 zu Verbundschaumstoffen verarbeitet.
Die mechanischen Eigenschaften der erhaltenen Polyurethan--Integralschaumstoffe und der Verbundschaumstoffe liegen innerhalb der in Tabelle 1 genannten Bereichs grenzen.
Beispiel 3 Komponente A: 72 Teile eines Polyätherols auf Basis Propylenoxid/ Äthylenoxid mit der OH-Zahl 28 und einem Molekulargewicht von 4000 18 Teile eines Polyätherols auf Basis Trimethylolpropan, Propylenoxid und Äthylenoxid mit der OH-Zahl 34 und einem Molekulargewicht von 4500 6,7 Teile Butandiol-1,4 0,4 Teile Äthylenglykol 1,5 Teile Triäthylendiamin (#Dabco 33 LV) 0,02 Teile Dibutylzinndilaurat und 12 Teile Trichlorfluormethan werden bis zur vollständigen Homogenisierung bei 30 0C gemischt.
Komponente B: 4,4t-Diphenylmethan-diisocyanat wird mit Dipropylenglykol umgesetzt zu einem NC0-gruppenhaltigen Präpolymeren mit einem NCO-Gehalt von 23 Gew. -%.
Die Komponente A und B werden im Gewichtsverhältnis 100:45 bei 300C gemischt. Das frei aufschäumende System besitzt eine Startzeit von 16 Sekunden und eine Steigzeit von 38 Sekunden. Das Raumgewicht des Polyurethanschaumstoffs beträgt 160 g/l.
175 g der obengenannten schaumfähigen Polyurethanmischung werden in eine Aluminiumform mit den Abmessungen 25x25x4 cm (Volumen 2,5 1), die auf 450C erwärmt und mit einem Trennmittel (#Acmosil 180 STBM) eingesprüht wurde, eingebracht.
Eine Polyäthylenschaumstoffplatte (Neopolen N 1710) der Größe 24,8x24,8x3,25 cm wird schwimmend auf die schaumfähige Mischung gelegt und die Form verschlossen. Nach der Entformung (Formzeit 5 Minuten) erhält man eine Verbundplatte aus 80 Vol.-% Polyäthylenschaumstoff und 20 Vol. -% Polyurethan-Integralschaumstoff von 300 g/l, die als Verbundschaumstoff ein Raumgewicht von 84 g/l aufweist und an 5 Seiten der Oberfläche eine kompakte Außenschicht aus Polyurethan-Integralschaumstoff besitzt.
Das mechanische Niveau der Polyurethan-Integralschaumstoffschicht und des Verbundschaumstoffs liegen innerhalb der in Tabelle 1 genannten Bereichsgrenzen.
Tabelle 1 Mechanische Eigenschaften der Einzelkomponenten und Verbundschaumstoffe Beispiele 1 bis 3 Weicher Verbundschaum- Verbund- Schaum- AuRenstoff schaum- stoff- schicht stoff kern Material (Kern: Außenschicht) 80:20 Vol.% Poly- Polyurethanäthylen- weichintegralschaumstofft schaumstoff Raumgewicht kg/m3 110 30 200-300 Zugfestigkeit N/mm² DIN 53571 0,4-0,5 0,1 2-5 Dehnung % DIN 51515 120 45 200-3QO Weiterreißfestigkeit/Nmm DIN 53575 3,5 0,1 5-10 Druckspannung 20 % Pressung N/mm² 1,8 (RG=60) 1,3 1,0 (RG=100) DIN 53577 40 % Pressung Nimm2 5,6 - 4,8 1,4 DIN 53577 60 % Pressung N/mm² 13,7 11,7 3,2 Neopolen N 1710 Beispiel II 4 Komponente A: 140 Teile eines Polyols(#Caradol 560 der Shell AG) mit einer OH-Zahl von 550 und einem Molekulargewicht von 30Q 19 Teile eines Polyols (#Desmophen 3900 der Bayer AG) mit einer OH-Zahl von 35 und einem Molekulargewicht von 5000 30 Teile Trimethylolpropan 0,4 Teile Triäthylen-diamin (Dabco 33 LV) 1,6 Teile Aminkatalysator ( Desmorapid PV der Bayer AG) 2 Teile Zusatzmittel OS 710 (Bayer AG) 0,5 Teile Zusatzmittel SM (Bayer AG) und 10 Teile Trichlormonofluormethan werden bei 30 0C homogen vermischt.
Komponente B: Mischung aus Diphenylmethan-diisocyanaten und Polyphenyl--polymethylen-polyisocyanaten (Roh-MDl).
Die Komponente A und B werden im Gewichtsverhältnis 100:150 gemischt bei 30 C. Das freischäumende Polyurethansystem hat eine Startzeit von 26 Sekunden und eine Steigzeit von 80 Sekunden. Das Raumgewicht beträgt 160 g/l.
250 g der oben beschriebenen schaumfähigen Polyurethanmischung werden in eine Aluminiumform mit den Abmessungen 25x25x4 cm, die auf 450C erwärmt und mit einem Formtrennmittel (#Acmosil 180 STBM der Firma Acmos) eingesprüht wurde, eingebracht. Eine Phenol-Formaldehydschaumstoffplatte mit den Abmessungen 24,8x24,8x3,25 cm wird schwimmend auf die schaumfähige Mischung gelegt und die Form geschlossen.
Der Phenolformaldehydschaumstoff wird entsprechend den Angaben von J. Frados, Plastic Engineering Handbook, 4th Edition, Van Nostrand Reinhold Comp.,New York 1976, 572 ff hergestellt.
Nach 10 Minuten wird der Verbundschaumstoff entformt. Man erhält eine Verbundschaumstoffplatte, die zu 80 Vol.-% aus Phenolformaldehydschaumstoff und zu 20 Vol. -% aus Polyurethan-Integralschaumstoff mit einem Raumgewicht von 500 g/l besteht, ein Raumgewicht von 130 g/l aufweist und an 5 Seiten der Oberfläche eine kompakte Außenschicht aus Polyurethan-Integralschaumstoff besitzt.
Die mechanischen Eigenschaften der Einzelkomponenten und des Verbundschaumstoffs sind in Tabelle 2 zusammengefaßt.
Tabelle 2 Harter Verbundschaum- Verbund- Schaum- Außenstoff schaum- stoff schicht stoff kern Material (Kern: Außenschicht) 80:20 Vol.% Phenol- Polyurethanformaldehyd- -Hartintegralschaumstoff schaumstoff Raumgewicht kg/m³ 130 40 500 Druckspannung N/mm2 DIN 53421 10 % Pressung 8 0,5 8 Biegefestigkeit N/mm2 DIN 53423 2,0 0,2 4,0 Brandverhalten schwer ent- schwer ent- normal flammbar flammbar entflammbar Beispiel 5 Komponente A: 30 Teile eines Polytherols auf Basis Äthylendiamin, Propylenoxid und Äthylenoxid mit der OH-Zahl von 480 und einem Molekulargewicht von 480 werden mit 48 Teilen eines difunktionellen Polyätherols auf Basis Propylenoxid-Äthylenoxid mit einer OH-Zahl von 30 und einem Molekulargewicht von 4000 12 Teilen Trimethylolpropan 4,4 Teilen Äthylenglykol 0,8 Teilen eines Aminkatalysators (Dermorapid PV) 3 Teilen Tridecylammoniumoleat und 5 Teilen Trichlorfluormethan bei 300C homogen gemischt.
Komponente B: Mischung aus Diphenylmethan-diioscyanaten und Polyphenyl--polymethylenpolyisocyanaten (Roh-MDI) Die Komponenten A und B werden bei 30 0C im Gewichtsverhältnis 100:130 gemischt und frei aurschumen gelassen.
Das freischäumende System hat eine Startzeit von 30 Sekunden und eine Steigzeit von 65 Sekunden. Das Raumgewicht des erhaltenen Polyurethanschaumstoffs beträgt 180 g/l.
250 g der schaumfähigen Polyurethanmischung werden analog Beispiel 4 in eine Aluminiumplattenform mit den Abmessungen 25x25x4 cm eingebracht, auf die schwimmend eine Harnstoff-Formaldehydschaumstoefplatte (Iporka der BASF Aktiengesellschaft) mit einem Raumgewicht von 15 g/l in der Größe 24,8x24,8x3,25 gelegt wird. Man erhält nach dem Entformen eine Verbundschaumstoffplatte, die an 5 Seiten eine Polyurethan-Integrals chaumstofffläche aufweist.
Die mechanischen Eigenschaften der Einzelkomponenten und des Verbundschaumstoffes sind in Tabelle 3 zusammengefaßt.
Tabelle 3 Harter Verbundschaum- harter Ver- Schaum- Außenstoff bundschaum- stoff- schicht stoff kern Material (Kern: Außenschicht) 80:20 Vol.-% Harn- Polyurethanstoff-Form- -Hartintealdehyd- gralschaumschaumstoff stoff Raumgewicht kg/m³ 120 15 600 Druckspannung N/mm2 10 % Pressung 8 klein 8 Biegefestigkeit Nimm2 1 klein 40 (Bruch) Brandverhalten DIN 4102 schwer ent- schwer ent- normal flammbar entflammbar entflammbar Beispiel 6 250 g der schaumfähigen Polyurethanmischung, hergestellt analog den Angaben von Beispiel 5, werden in eine Aluminiumplattenform mit den Abmessungen 25x25x4 cm eingebracht.
Eine Schaumstoffplattetyrodur 30 der BASF Aktiengesellschaft) mit einem Raumgewicht von 30 g/l und den Abmessungen 24,8x24,8x#,25 cm wird schwimmend auf die Polyurethanmischung aufgelegt und die Form verschlossen. -Nach 5 Minu- ten wird der Verbundschaumstoff entformt. Man erhält eine Verbundschaumstoffplatte mit einem Kern aus expandiertem Polystyrolschaumstoff (80 Vol.-%) und einer Außenschicht aus Polyurethan-Integralschaumstoff an 5 Seiten der Ob erfläche.
Die mechanischen Eigenschaften der Einzelkomponenten und des Verbundschaumstoffs sind in Tabelle 4 zusammengefaßt.
Tabelle 4 Harter Verbundschaumstoff harter Ver- Schaum- Außen bundschaum- stoff- schicht stoff kern Material (Kern: Außenschicht) 80:20 Vol.-% expan- Polydiertes urethan-Poly- X -Hartinstyrol tegralschaumstoff Raumgewicht kg/m3 200 30 600 Druckspannung N/mm2 10 % Pressung 7,6 0,3 15 Biegefestigkeit Nimm2 0,9 0,4 35 tStyrodur 30

Claims

PatentansprUche 1. Verbundschaumstoffe mit einer dichten, kompakten Außenhaut aus Polyurethan-Integralschaumstoff an mindestens einer Seite der Oberfläche, bestehend aus einem Polyurethan-Integralschaumstoff und einem Nichtpolyurethanschaumstoff.
2. Verbundschaumstoff gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er besteht aus a) 40 bis 10 Volumen-% eines Polyurethan-Integralschaumstoffs und b) 60 bis 90 Volumen-% eines Nichtpolyurethanschaumstoffes, wobei die Volumen-% bezogen sind auf das Gesamtvolumen.
3. Verbundschaumstoff gemäß Anspruch 1, bestehend aus einer Kombination eines weichen Polyurethan-Integralschaumstoffs und eines weichen Nichtpolyurethanschaumstoffs oder eines harten Polyurethan-Integralschaumstoffs und eines harten Nichtpolyurethanschaumstoffs.
4. Verbundschaumstoff gemäß Anspruch 1, bestehend aus einem harten Polyurethan-Integralschaumstoff und einem Phenol-, Melamin-, Harnstoff-Formaldehydschaumstoff einem Polyvinylchloridschaumstoff, einem Polyamidschaumstoff, einem Polyesterschaumstoff oder vorzugsweise Polystyrolschaumstoff.
5. Verbundschaumstoff gemäß Anspruch 1, bestehend aus einem weichen, elastischen Polyurethan-Integralschaumstoff und einem Gummi-Latex, einem elastifizierten Polystyrolschaumstoff oder einem Polyolefinschaumstoff.
6. Verbundschaumstoff gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyolefinschaumstoff ein geschäumtes Äthylhomo- oder -copolymerisat verwendet wird.
7. Verwendung von Verbundschaumstoffen aus Polyäthylenschaumstoff und weichem, elastischem Polyurethan--Integralschaumstoff nach Anspruch 1 als Sportmatten.
8. Verfahren zur Herstellung eines Verbundschaumstoffs mit einer dichten, kompakten Außenhaut aus Polyurethan-Integralschaumstoff an mindestens einer Seite der Oberfläche, bestehend aus einem Polyurethan#ntegralschaumstoff und einem Nichtpolyurethanschaumstoff, dadurch gekennzeichnet, daß man die aufschäumbare Polyurethan-Integralschaumstoffmischung in fließfähigem Zustand in eine verschließbare Form in einer solchen Menge einbringt, daß beim Aufschäumen ein Verdichtungsgrad von 1,5 bis 3 erzielt wird, auf die noch fließfähige Polyurethan-Integrals chaummis chung den Nichtpolyurethanschaumstoff schwimmend legt, die Form verschließt und die Polyurethan-Integralschaumstoffmischung aufschäumen läßt.