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DE69723943T2 - Imprägnierter Polyurethanschaum - Google Patents

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DE69723943T2
DE69723943T2 DE69723943T DE69723943T DE69723943T2 DE 69723943 T2 DE69723943 T2 DE 69723943T2 DE 69723943 T DE69723943 T DE 69723943T DE 69723943 T DE69723943 T DE 69723943T DE 69723943 T2 DE69723943 T2 DE 69723943T2
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Goodyear Tire and Rubber Co
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Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft offenzellige, elastische Schaumstoffe und insbesondere elastische Schaumstoffe zur Verwendung als Teppichpolsterunferlagen.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Aufsicht auf eine Teppichpolsterstruktur der Erfindung.
  • 2 ist eine Seitenaufsicht einer Vorrichtung, die zur Herstellung einer Teppichpolsterstruktur nach der vorliegenden Erfindung ausgelegt ist.
  • 3 ist eine Querschnittsansicht einer Teppichpolsterstruktur der Erfindung.
  • AUFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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).
  • 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.
  • Beispiele 1–2
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Tabelle I
    Figure 00120001
  • Figure 00130001
  • Beispiele 3–4
  • 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.
  • Tabelle II
    Figure 00130002
  • 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.

Claims (10)

  1. Teppichunterlagenpolsterstruktur, dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst eine Trägerschicht von einem offenzelligen, elastischen Polyurethan-Schaumstoff, wobei der elastische Schaumstoff im wesentlichen vollständig und gleichmäßig mit einer carboxylierten Styrol-Butadien-Kauschuklatex-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 des Polyurethan-Schaumstoffs umfassen.
  2. Verfahren zur Herstellung einer Teppichunterlagenpolsterstruktur, welches gekennzeichnet ist durch die Schritte: (1) Imprägnieren einer Trägerschicht von einem offenzelligen, elastischen 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) Pressen eines Substrats aus einem Gewebe auf eine Oberfläche der Trägerschicht und (3) Trocknen und Härten der Latexmischung, um eine geschäumte, offenzellige, elastische Polymerstruktur herzustellen, worin die offenen Zellen teilweise den Schaumstoff umfassen.
  3. Teppichunterlagenpolsterstruktur wie in Anspruch 1 angegeben, dadurch gekennzeichnet, dass die carboxylierte Styrol-Butadien-Kautschuklatex-Mischung 75 Gew.-% bis 92 Gew.-% des Styrol-Butadien-Kautschuklatex und 8 Gew.-% bis 25 Gew.-% des carboxylierten Styrol-Butadien-Kautschuklatex umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Styrol-Butadien-Kautschuklatex einen Styrol-Butadien-Kautschuk enthält, der 65 Gew.-% bis 90 Gew.-% 1,3-Butadien und 10 Gew.-% bis 35 Gew.-% Styrol enthält, und der carboxylierte Styrol-Butadien-Kautschuklatex einen carboxylierten Styrol-Butadien-Kautschuk enthält, der 55 Gew.-% bis 75 Gew.-% Styrol, 24 Gew.-% bis 44 Gew.-% 1,3-Butadien und 0,5 Gew.-% bis 5 Gew.-% Itaconsäure enthält.
  4. Teppichunterlagenpolsterstruktur wie in Anspruch 1 oder 3 angegeben, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht eine Dicke aufweist, die im Bereich von 80 mil bis 650 mil (2,032 mm bis 16,51 mm) liegt, und die Trägerschicht eine ursprüngliche Dichte von weniger als 1,5 brit. Pfund pro Fuß3 (24 kg pro m3) aufweist.
  5. Teppichunterlagenpolsterstruktur wie in Anspruch 1, 3 oder 4 angegeben, dadurch gekennzeichnet, dass die carboxylierte Styrol-Butadien-Kautschuklatex-Mischung 80 Gew.-% bis 90 Gew.-% Styrol-Butadien-Kautschuklatex und 10 Gew.-% bis 20 Gew.-% des carboxylierten Styrol-Butadien-Kautschuklatex umfasst und der Styrol-Butadien-Kautschuklatex einen Styrol-Butadien-Kautschuk enthält, der 70 Gew.-% bis 85 Gew.-% 1,3-Butadien und 15 Gew.-% bis 30 Gew.-% Styrol enthält, und der carboxylierte Styrol-Butadien-Kautschuklatex einen carboxylierten Styrol-Butadien-Kautschuk enthält, der 60 Gew.-% bis 68 Gew.-% Styrol, 30 Gew.-% bis 39 Gew.-% 1,3-Butadien und 1 Gew.-% bis 3 Gew.-% Itaconsäure enthält.
  6. Teppichunterlagenpolsterstruktur wie in Anspruch 1, 3, 4 oder 5 angegeben, dadurch gekennzeichnet, dass die carboxylierte Styrol-Butadien-Kautschuklatex-Mischung 82 Gew.-% bis 88 Gew.-% Styrol-Butadien-Kautschuklatex und 12 Gew.-% bis 18 Gew.-% des carboxylierten Styrol-Butadien-Kautschuklatex umfasst und der Styrol-Butadien-Kautschuklatex einen Styrol-Butadien-Kautschuk enthält, der 75 Gew.-% bis 80 Gew.-% 1,3-Butadien und 20 Gew.-% bis 25 Gew.-% Styrol enthält, und der carboxylierte Styrol-Butadien-Kautschuklatex einen carboxylierten Styrol-Butadien-Kautschuk enthält, der 60 Gew.-% bis 68 Gew.-% Styrol, 30 Gew.-% bis 39 Gew.-% 1,3-Butadien und 1 Gew.-% bis 3 Gew.-% Itaconsäure enthält.
  7. Teppichunterlagenpolsterstruktur wie in Anspruch 1, 3, 4, 5 oder 6 angegeben, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass sie ferner ein Substrat umfasst, das fest an dem imprägnierten Schaumstoff haftet, wobei das Substrat sich vollständig über mindestens eine Oberfläche davon erstreckt.
  8. Teppichunterlagenpolsterstruktur wie in Anspruch 7 angegeben, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat durch einen Klebstoff an dem Schaumstoff haftet, wobei der Klebstoff eine von dem Polymerlatex unabhängige Komponente ist.
  9. Verfahren zur Herstellung einer Teppichunterlagenpolsterstruktur wie in Anspruch 2 angegeben, dadurch gekennzeichnet, dass die carboxylierte Styrol-Butadien-Kautschuklatex-Mischung 75 Gew.-% bis 92 Gew.-% Styrol-Butadien-Kautschuklatex und 8 Gew.-% bis 25 Gew.-% des carboxylierten Styrol-Butadien-Kautschuklatex umfasst, wobei der Styrol-Butadien-Kautschuklatex einen Styrol-Butadien-Kautschuk enthält, der 65 Gew.-% bis 90 Gew.-% 1,3-Butadien und 10 Gew.-% bis 35 Gew.-% Styrol enthält, und der carboxylierte Styrol-Butadien-Kautschuklatex einen carboxylierten Styrol-Butadien-Kautschuk enthält, der 55 Gew.-% bis 75 Gew.-% Styrol, 24 Gew.-% bis 44 Gew.-% 1,3-Butadien und 0,5 Gew.-% bis 5 Gew.-% Itaconsäure enthält.
  10. Verfahren zur Herstellung einer Teppichunterlagenpolsterstruktur wie in Anspruch 2 oder 9 angegeben, dadurch gekennzeichnet, dass die carboxylierte Styrol-Butadien-Kautschuklatex-Mischung ferner einen Füllstoff und ein Härtungsmittel umfasst und die Trägerschicht mit der Latexmischung imprägniert ist, indem die Latexmischung auf die Trägerschicht durch einen Umkehrwalzenauftrag und ein anschließendes Hindurchleiten der Trägerschicht durch ein Paar von Abquetschwalzen, die die Trägerschicht in einem festgelegten Umfang zusammendrücken, aufgetragen wird.
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