DE69110300T2 - Herstellung von mit gewebe umhüllten schaumstoffgegenständen. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung aller Typen von Gegenständen aus flexiblem oder halbflexiblem Polyurethanschaum-in-Textilien, die bei verschiedenen Anwendungen für Sitze von Möbeln und Kraftfahrzeugen brauchbar sind.
• Die meisten Sitzen Armstützen und Kopf stützen für MÖbel und Kraftfahrzeuge wurden traditionell aus geformten Polyurethanschaumkissen oder -teilen hergestellt, die anschließend in vorgeschnittene und vorgenähte Textilabdeckungen eingehüllt wurden. Diese Methode des "Vorschneidens und -nähens" hatte dadurch Nachteile, daß sie sehr arbeitsintensiv ist und daß die nach diesem Verfahren hergestellten Sitze dazu neigen, nach wiederholter Benutzung rasch schlechter zu werden oder Taschen zu bilden. Ebenfalls ist es schwierig, eine dauerhaft perfekte Form von Sitz zu Sitz zu erreichen und konkave Umrisse herzustellen.
• Um die Nachteile der Methode des "Vorschneidens und -nähens" zu beheben, wurde die sog. "An-Ort-und-Stelle- Gießen"-Methode in den 70er Jahren entwickelt. Die Methode des An-Ort-und-Stelle-Gießens bedingt das Gießen der Polyurethanschaumreaktionsteilnehmer in einer flüssigen Form auf einen vorgeformten Deckbogen und dann das Ermöglichen der Expansion und des Aushärtens des Schaumes zur Bildung eines in situ geschäumten Formteiles. In den 70er Jahren wurde die Methode des An-Ort-und-Stelle-Gießens für die Herstellung von Büromöbeln und anderen einfach geformten Gegenständen wie Traktorsitzen unter Verwendung von undurchlässigen Deckbögen aus PVC-Folie angewandt. Die Methode des An-Ort-und- Stelle-Gießens unter Verwendung von Textildeckbögen wurde anschließend eingeführt und wird jetzt als Schaum-in-Textilien-Methode bezeichnet.
• Anfänglich wurden Schaum-in-Textilien-Gegenstände unter Verwendung der sog. "Barriere" -Arbeitsweisen hergestellt, bei denen die Textilverbundstoffe mit oder ohne Schaumzwischenschicht mit einer nichtpermeablen Folienunterlage laminiert wurden, in einer Form angeordnet wurden und an die Gestalt der Konturen der Form durch Anlegen von Vakuum angepaßt wurden (siehe ICI Polyurethane Newsletter, 1990, Vol.4, No. 6; L. Deno, 1990, U. Tech, S. 142-144; 33. Annual Polyurethane Technical/Marketing Conference, Sept. 30 - Oct. 3, 1990, D. Murphy et al., S. 172 und F.W. Schneider et al., S.32; wie auch EP-A-0 210 587; EP-A-1 901 828 und EP-A- 0 181 604). Die nichtpermeable Folie dient zwei Zwecken: (a) wenn Vakuum zwischen der Formoberfläche und dem Laminat angelegt wird, wird keine Luft durch das Laminat durchgesaugt und das Laminat wird auf die Formoberfläche gepreßt, und (b) die Schaumformulierung, welche in einem flüssigen Zustand auf die Oberseite des Laminates gegossen wird, kann nicht in die nichtpermeable Schicht eindringen oder hindurchtreten, so daß ein nichtkomfortables Versteifen und Verfärben der Textilmaterialien vermieden wird. Da das Laminat jedoch nicht permeabel gegenüber irgendeinem Fluid oder Gas ist, gibt es einen definierten Abfall im thermischen Komfort der nach dieser Technik hergestellten Sitze. Dies ist ein klarer Nachteil für Fahrzeugsitze, da der Mangel an "Atmungsfähigkeit" die Fahrzeugsitze besonders bei Benutzung für eine ausgedehnte Zeitspanne nicht komfortabel macht.
• Um das Problem der "Atmungsfähigkeit" zu überwinden, wurde eine sog. "Nichtbarriere"-Arbeitsweise für Schaum-in- Textilien in neuerer Zeit entwickelt. Gemäß dieser Nichtbarrieren-Arbeitsweise wird das Textilmaterial mit einer Polyurethanblockwarenschaumschicht von etwa 2 bis 5 mm Dicke jedoch ohne nichtpermeable Folie laminiert. Die Blockwarenschaumschicht kann aus zwei Typen bestehen, welche praktisch keine oder alternativ eine niedrige Luftatmungsfähigkeit besitzen, wobei üblicherweise weniger als 1,0 cfm (cubic foot per minute) [28,32 1/min] Luft durch eine Schaumprobe (5 x 5 x 2,5 cm) hindurchgehen, wie in der ASTM-Methode D-3574, S. 9 Ref.: Air Flow Test, beschrieben.
• Wenn eine Blockwarenschaumschicht verwendet wird, welche praktisch keine Luftatmungsfähigkeit besitzt, schützt sie das Textilmaterial gegenüber den flüssigen Polyurethanschaumreaktionsteilnehmern praktisch im selben Ausmaß, wie dies bei Verwendung der nichtpermeablen Folie erreicht wird. Jedoch erzeugt die geringe Porosität der Schaumschicht wenig Verbesserung beim thermischen Komfort eines Fahrzeugsitzes im Vergleich zu einem, der nach der Barrieren-Arbeitsweise hergestellt wurde.
• Wenn andererseits eine Blockwarenschaumunterlage verwendet wird, die eine gewisse Luftatmungsfähigkeit besitzt, ist es offensichtlich, daß Polyurethanreaktionsteilnehmer nicht in flüssiger Form gegossen werden können, da sie in die Schaumschicht eindringen würden und einen Härtungseffekt und ein Verfärben des Textilmaterials hervorrufen wurden.
• Um das Eindringen in die Schaumschicht zu vermeiden, werden derzeit zwei Techniken angewandt:
• (1) Verwendung von Schaumformulierungen, welche eine sehr schnelle Startzeit (Aufrahmschäume) aufweisen, wie in der FR-A-2 470 566 beschrieben. Solche Aufrahmschäume erzeugen jedoch ein Problem, da dis Schaumfließen reduziert ist und bei größeren Formen Füllprobleme auftreten. Daher ist eine Aufrahmschaumtechnik hauptsächlich zur Herstellung von kleinen Gegenständen wie Fahrzeugkopfstützen anwendbar. Zusätzlich ergaben sich andere Probleme wie ein Wolkigwerden oder eine chemische Verfärbung des Textilmaterials durch Amindämpfe als Folge der sehr hohen Gehalte von Aminkatalysatoren, die zur Erzeugung des aufgerahmten Schaumes erforderlich waren. Der hohe Katalysatorgehalt führt ebenfalls zu hohen bleibenden Schaumverformungswerten, insbesondere nach einer feuchten Alterung.
• (2) Die Verwendung einer Vorexpansionskammer. Bei dieser Technik werden die flüssigen Schaumreaktionsteilnehmer nach dem Vermischen für eine kurze Zeit in einer Kammer gehalten, wo die Reaktion startet. Die reaktionsfähige Mischung kann daher einen aufgerahmten Zustand vor dem Gießen auf das Textilmaterial erreichen. Eine Version dieser Vorrichtung ist im US-Patent 4 925 508 beschrieben. Der Nachteil dieser Arbeitsweise liegt darin, daß eine wiederverwendbare Vorexpansionskammer mechanisch schwierig aufzubauen ist als Folge des Verstopfens von beweglichen Teilen durch die Reaktionsteilnehmer. Dies ist der Grund dafür, warum im US- Patent 4 925 508 die als Vorexpansionskammer dienende Gießdüse aus Kunststoff (Polyethylen oder Polystyrol) hergestellt ist, die nach jedem Gießen verworfen werden kann. Die Verwendung einer im US-Patent 4 925 508 beschriebenen Vorexpansionskammer ist insbesondere zur Verwendung bei einer typischen Gießlinie unbequem und unwirtschaftlich, wo mehrere unterschiedliche Teile hergestellt werden sollten.
• Es ist bekannt, Gase wie gasförmiges Kohlendioxid als Blähmittel für verformte Polyurethanschäume zu verwenden. Siehe beispielsweise EP-A-0 089 796, EP-A-0 251 803, US-A- 3 821 130, US-A-4 906 672, EP-A-0 267 490, US-A-4 483 894, US-A-3 821 130, US-A-3 862 879 und DE-OS 3 916 873. Jedoch keine dieser Druckschriften noch irgendeine andere bekannte Druckschrift beschreibt oder legt die Verwendung eines nichtreaktionsfähigen Gases bei einem Verfahren zur Herstellung von Schaum-in-Textilien-Gegenständen mit niedriger Dichte für Fahrzeuge oder Möbel nahe.
• Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß die Verwendung eines Inertgases in einer Formulierung eines flexiblen Schaums und insbesondere einer Formulierung eines Schaums mit hoher Rückstellkraft (Elastizität) zum Schäumen der Schaumformulierung beim Gießen derselben auf eine Schaumunterlage des Textilmaterials das Eindringen der Schaumschicht selbst bei Schaumschichten mit Luftflußwerten höher als 1,0 cfm, welche im folgenden als "konventionelle Schäume" bezeichnet werden, verhindert, und daß sie das Fließen der schäumenden Masse nicht reduziert. Dies ist vollständig unerwartet und verschieden von den Arbeitsweisen eines aufgerahmten Schaumes oder einer Vorexpansionskammer, wie sie zuvor beschrieben wurden.
• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von An-Ort-und-Stelle-gegossenen Gegenständen, insbesondere für Sitze, Armlehnen und Kopfstützen für Fahrzeuge oder Möbel, wobei das Verfahren umfaßt: das Gießen einer flexiblen oder semi-flexiblen Polyurethanschaumformulierung auf einen vorgeformten Verbunddeckbogen und Ermöglichung des Auf steigens und Aushärtens des Schaumes, dadurch gekennzeichnet, daß ein Inertgas in der flexiblen Polyurethanschaumformulierung so aufgelöst oder dispergiert wird, daß die flüssigen Schaumreaktionsteilnehmer den Mischkopf in einem partiell geschäumten Zustand verlassen.
• Das Inertgas kann entweder zu der Polyolkomponente und/ oder der Isocyanatkomponente zugesetzt werden. Die Zugabe des Inertgases kann entweder in dem Polyolbehälter und/oder dem Isocyanatbehälter durchgeführt werden. Es wird bevorzugt, das Inertgas zu der Polyolkomponente, welche bereits mit allen anderen Komponenten (Wasser, grenzflächenaktiven Stoffen, Katalysator, Kettenverlängerern, Zusatzstoffen, etc.) vermischt ist, zuzusetzen.
• Bequemerweise wird das Inertgas in die Polyolkomponente durch mechanische Bildung von Blasen eingeführt. Jede Art von Blasenbildungseinrichtung kann verwendet werden, beispielsweise ein Druckkessel unter 1 bis 10 bar Gasdruck mit einem Hochgeschwindigkeits-Hohlwellenrührer, welcher das Gas von der Oberseite des Tanks in die Flüssigkeit bringt und es dort in kleinen Bläschen dispergiert. Solche Einrichtungen sind in der EP-A-0 322 032 und der EP-A-0 344 501 beschrieben.
• Ein Blasenbildner mit kontinuierlicher Zirkulation von dem Hauptbehälter durch den Blasenbildner, der kontinuierlich mit einem Gas beladen wird, ist ebenfalls zur Verwendung bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung vorgesehen. Eine solche Vorrichtung wird von Krauss-Maffei als beispielsweise Nucleatoreinheit GBE 20-L geliefert.
• Die direkte Injektion eines Gases in die Polyol- und/ oder Isocyanatströmungen, wie in der EP-A-0 353 061 beschrieben, ist ebenfalls zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung möglich, obwohl dies nicht bevorzugt ist.
• Die Verwendung von Kohlendioxid, komplexiert mit einem Amin, wie in der EP-A-0 121 850 beschrieben, ist ebenfalls bei der vorliegenden Erfindung möglich, jedoch gibt es in diesem Fall eine Beschränkung hinsichtlich der eingesetzten Kohlendioxidmenge als Folge des Einflusses des Amins auf die Schaumreaktionsfähigkeit und/oder -eigenschaften. Dies ist ebenfalls keine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
• Für ein gutes Leistungsverhalten des Verfahrens der vorliegenden Erfindung ist es wichtig, daß die Polyurethanschaumformulierung, wenn sie den Mischkopf verläßt, in einem partiell geschäumten Zustand vorliegt, d.h. mit einer Flüssigkeitsdichte (berechnet durch Auswiegen der Flüssigkeit und Messung des Volumens der expandierten Flüssigkeit (Polyol oder Isocyanat) bei atmosphärischem Druck) von maximal 0,9 g/cm³, vorzugsweise 0,7 g/cm3 und darunter.
• Ein beliebiger Typ von Polyurethan bildenden Materialien kann bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden.
• Obwohl das verwendete Polyol ein beliebiger Alkohol, Polyester, Polyether oder ein beliebiges Polyetheramin oder beliebige andere Typen, welche zwei oder mehr reaktionsfähige Hydroxylgruppen besitzen, sein kann, ist es vorteilhafterweise ein Polyetherpolyol. Der Ausdruck Polyetherpolyol, welcher auf dem Fachgebiet wohlbekannt ist, schließt Alkylenoxidaddukte von (1) Diolen und Triolen von niedrigem Molekulargewicht oder natürlich vorkommenden Polyolen, (2) nicht-reduzierenden Zuckern und Derivatenhiervon und (3) Phosphorsäure, phosphoriger Säure und Polyphosphonsäuren ein. Beispiele solcher Addukte sind die Alkylenoxidaddukte von Ethylenglykol, Propylenglykol, Glycerin, Trimethylolpropan, die isomeren Butandiole, Hexandiole, Octandiole und dergl.. Alkylenoxidaddukte von Pentaerythrit, Sorbit, Arabit, Mannit, Alkylglucosid, Alkylenglykol, Glycosiden und Glycosiden und Glyceringlucosiden sind ebenfalls möglich, ebenfalls Addukte von Alkylendiaminen und Hydrazinen.
• Im allgemeinen ist es erwünscht, daß das zur Bildung des Adduktes eingesetzte Alkylenoxid ein niederes Alkylenoxid mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen ist. Bevorzugte Beispiele sind Ethylenoxid, Propylenoxid, die Butylenoxide oder Mischungen hiervon.
• Durchschnittsmolekulargewichte des Polyols oder der Polyolmischungen können zwischen 2000 und 15.000 variieren.
• Zusätzliches polymeres Material enthaltende Polyetherpolyole, z.B. Polymerpolyole, können ebenfalls verwendet werden. Geeignete Polymerpolyole sind dem Fachmann auf dem Gebiet ohne weiteres bekannt, und sie sind beispielsweise beschrieben in der US-A-4 374 203, US-A-4 855 330, US-A- 4 316 991 und GB-A-1 501 172. Mischungen von Polyetherpolyolen oder Mischungen von Polyetherpolyolen und Polymerpolyolen können ebenfalls verwendet werden.
• Die Isocyanate, welche bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können, sind polyfunktionelle Isocyanate, die dem Fachmann auf dem Gebiet wohlbekannt sind. Vorteilhafte Beispiele schließen Einzelverbindungen oder Mischungen der Isomeren von aromatischen Diisocyanaten wie Toluoldiisocyanat (TDI), Xyloldiisocyanate und dergl.; difunktionelle aliphatische oder cycloaliphatische Isocyanate mit zwischen 2 und 18 Kohlenstoffatomen, bevorzugt 4-12 Kohlenstoffatomen, und Isomere und Oligomere von 4,4'-Methylendiphenylisocyanat (MDI) ein. Mischungen von TDI und polymerem MDI können ebenfalls verwendet werden. Zusätzlich zu den zuvorgenannten Verbindungen können Prepolymere von polyfunktionellen Isocyanaten und/oder modifizierte Isocyanate ebenfalls eingesetzt werden.
• Wasser ist bei dem Verfahren vorhanden und dient als Blähmittelvorläufer, das mit Isocyanateinheiten unter Bildung von Kohlendioxid reagiert. Das so erzeugte Kohlendioxid wirkt als Blähmittel, das eine Zellstruktur des Polyurethans ergibt.
• Wasser ist in einer Menge vorhanden, um Kohlendioxid in einer ausreichenden Menge bereit zustellen, damit dem sich ergebenden Polyurethanschaum eine gesamte freie Steigdichte von etwa 10 bis etwa 250 Kilogramm pro Kubikmeter (kg/m³) erteilt wird. Vorteilhafterweise ist Wasser in einer ausreichenden Menge vorhanden, um dem sich ergebenden Schaum eine Dichte bevorzugt von etwa 15, mehr bevorzugt von etwa 25 und am meisten bevorzugt von etwa 30 und bis hinauf zu etwa 100, mehr bevorzugt bis hinauf zu etwa 80 Kilogramm pro Kubikmeter zu erteilen.
• Typischerweise beträgt die vorhandene Wassermenge, welche das sich entwickelnde Kohlendioxid in der erforderlichen Menge ergibt, um erhaltene Schaumdichten mit solchen gewünschten Dichten bereitzustellen, von etwa 1,0 bis etwa 12 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile an eingesetztem Palyol, bevorzugt von 2 bis etwa 6 Teile.
• Zusätzlich zu den zuvor beschriebenen Komponenten kann die Polyurethanschaumformulierung weiterhin andere konventionelle Komponenten und Zusatzstoffe enthalten, welche routinemäßig bei der Herstellung von flexiblen Polyurethanschäumen, insbesondere Schäumen mit hoher Rückstellkraft, verwendet werden.
• Geeignete Katalysatoren, welche bei dem Verfahren dieser Erfindung zur Förderung der Urethanbildung und Harnstoffgruppen eingesetzt werden können, schließen tertiäre Amine und organometallische Verbindungen, insbesondere Zinnverbindungen ein. Beispiele von geeigneten tertiären Aminkatalysatoren sind N,N-Dimethylcyclohexylamin, N,N-Dimethylbenzylamin, N,N-Diethanolamin, Bis- (dimethylaminoethyl) -ether und 1,4-Diazobicyclo[2,2,2]octan; zu Zinnverbindungen gehören Zinn(II)-octoat und Dibutylzinndilaurat. Kombinationen von Amin- und/oder Zinnverbindungen als Katalysatoren können vorteilhafterweise bei dem Verfahren eingesetzt werden.
• Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung kann ebenfalls ein Organosilikon als grenzflächenaktives Mittel als zusätzliche Komponente der das Polyurethan bildenden Reaktionsmischung vorliegen. Bei ihrem Einsatz sind solche grenzflächenaktiven Mittel üblicherweise in Mengen bis zu 5 Gew.- Teilen pro 100 Gew.-Teile an gesamtem Polyolreaktionsteilnehmer vorhanden. Geeignete Klassen von Silikonen als grenzflächenaktiven Stoffen sind Poly-(dimethylsiloxan)-öle und die Polysiloxan-polyoxyalkylen-blockcopolymere, worin die jeweiligen Blöcke über Bindungen Silizium-an-Kohlenstoff oder Silizium-an-Sauerstoff-an-Kohlenstoff miteinander verbunden sind und die jeweiligen Polyoxyalkylenblöcke an unterschiedliche Siliziumatome des Polysiloxanrückgrates gebunden sind. Die Polysiloxanblöcke können Trialkylsiloxy-endblockiert sein. Zusätzlich zu den Siloxyeinheiten, an welche die anhängenden Polyoxyalkylenketten gebunden sind, wird das Polysiloxanrückgrat aus difunktionellen Siloxyeinheiten gebildet, worin die jeweiligen zwei verbliebenen Wertigkeiten des Siliziums durch Bindungen an organische Reste abgesättigt sind. Beispiele für solche organischen Reste sind die Kohlenwasserstoffgruppen mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen einschließlich Alkyl, Aryl, Aralkyl, Bicycloheptyl und halogensubstituierte Derivate von solchen Gruppen. Die Polyoxyalkylenblöcke bestehen üblicherweise aus Oxyethyleneinheiten, Oxypropyleneinheiten oder einer Kombination solcher Einheiten, und die Polyoxyalkylenketten sind am Ende mit Hydroxyl abgeschlossen oder mit einer einwertigen organischen Gruppe wie Alkyl, Aryl, Aralkyl, Acyl, Carbamyl und dergl. gekappt.
• Die Organosilikonkomponente ist bevorzugt in Formulierungen in einer Menge zwischen etwa 0,025 und etwa 2 Gew.- Teilen pro 100 Gew.-Teile des Gesamtpolyols vorhanden.
• Andere Inhaltsstoffe können ebenfalls wahlweise eingeschlossen sein. Sie schließen ein: Kettenverlängerungsmittel, Vernetzungsmittel, farbgebende Mittel, Füllstoffe, Flammhemmittel und dergl..
• Kettenverlängerungsmittel sind difunktionelle Verbindungen, welche aktiven Wasserstoff enthalten (d.h. Wasserstoff, der mit Isocyanatgruppen unter den beim Schäumen angewandten Bedingungen reagiert). Beispiele von geeigneten Verbindungen mit einem Gehalt an aktivem Wasserstoff sind Verbindungen, welche Hydroxyl- und/oder Amingruppen enthalten. Vernetzungsmittel sind Verbindungen, welche mehr als 2 aktive Kohlenwasserstoffatome pro Molekül, bevorzugt mehr als 3, enthalten. Beispiele von solchen Vernetzungsmitteln sind Diethanolamin, Triethanolamin, N,N,N',N'-Tetrakis-(2-hydroxypropyl)-ethylen- diamin und Phenol/Formaldehyd/Anilinkondensationsprodukte. Der Gehalt an aktivem Wasserstoff des Vernetzungsmittels oder des Kettenverlängerungsmittels ist bevorzugt relativ hoch, so daß ein signifikanter Effekt auf die zu erhaltende Härte ohne Erfordernis einer Überschußmenge an Zusatzstoff möglich wird. Das Vernetzungsmittel oder das Kettenverlängerungsmittel hat bevorzugt einen Gehalt an aktivem Wasserstoff, der einer Hydroxylzahl von wenigstens 100, mehr bevorzugt von 600 bis 1500, entspricht. Wenn das Vernetzungsmittel oder das Kettenverlängerungsmittel als ein Zusatz zu einem der Hauptreaktionsströmungen zugeführt wird, wird es bevorzugt mit einer Rate von 0,2 bis 10 Gew.-Teilen pro 100 Teile Polyol eingesetzt.
• Manchmal ist es ebenfalls wünschenswert, verschiedene Zusatzstoffe in die Reaktionsmischung einzugeben wie farbgebende Mittel, Füllstoffe, Flammhemmittel und dergl. .
• Geeignete farbgebende Mittel sind beispielsweise Ruß, Titandioxid, Methylblau, Chromrot und dergl. .
• Geeignete Füllstoffe sind Latex, Calciumcarbonat, synthetische Kunststoffe einschließlich Vinylpolymeren wie Polyvinylchlorid, Polystyrol und dergl. .
• Geeignete Flammhenimittel sind Antimonoxid, Tris-(chlorethyl) -phosphat, Tricresylphosphat, Aluminiumnydroxid, Triphenylphosphat, Melamin und dergl. .
• Die Komponenten der Schaumbildungsreaktion können zusammen in einer beliebigen geeigneten Weise gemischt werden, beispielsweise unter Verwendung irgendeiner der im Stand der Technik für diesen Zweck beschriebenen Mischvorrichtung. Gewünschtenfalls können nicht untereinander reagierende Komponenten vorgemischt werden, so daß die Anzahl der Komponentenströmungen, welche inniges Mischen miteinander erfordern, vermindert wird. Im allgemeinen ist es vorteilhaft, ein Zweiströmungssystem anzuwenden, bei welchem eine Strömung die Isocyanatkomponente umfaßt, während die zweite Strömung alle anderen Komponenten der Reaktionsmischung, welche im wesentlichen vor dem Mischen mit der Isocyanatströmung nicht untereinander reagieren, umfaßt.
• Geeignetes nichtreaktionsfähiges Gas, welches in der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, schließt beliebige gasförmige Elemente, Verbindungen oder Mischungen hiervon ein, welche im gasförmigen Zustand unter Standardbedingungen der Temperatur und des Druckes, d.h. 25ºC und 1 Atmosphäre, vorliegen, einschließlich beispielsweise Kohlendioxid, Stickstoff, Sauerstoff, Propan, Pentan, Methan, Ethan, Edelgasen, Chlordifluormethan oder Mischungen hiervon wie beispielsweise Luft und dergl., vorausgesetzt, daß es nicht mit den das Urethan bildenden Komponenten reagiert. Luft, Stickstoff und
• Kohlendioxid und Edelgase sind zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung bevorzugt, wobei Kohlendioxid am meisten bevorzugt ist.
• Das Inertgas kann entweder zu der Polyol- oder Isocyanatströmung oder zu beiden der Polyol- und Isocyanatströmungen vor dem Vermischen der Strömungen der Reaktionsteilnehmer zugesetzt werden.
• Das in Verbunddeckbögen verwendete Textilmaterial kann ein beliebiges der natürlichen oder synthetischen Textilmaterialien oder ein beliebiges unter Verwendung einer beliebigen Kombination von natürlichen und/oder synthetischen Fasern hergestelltes Textilmaterial sein. Typisches Textilmaterial für Fahrzeugsitze wird aus Kombinationen von Wolle und Polyester hergestellt. Die Textilabdeckung kann in der Form durch Vakuum und/oder Druck, durch Hitzeverformung, Vornähen vorgeformt sein, beispielsweise nach Verfahrensweisen, die in der US-A-3 878 277, FR-A-2 369 073, US-A- 4 377 609, US-A-4 138 283 und FR-A-2 318 607 beschrieben sind.
• Die Schaumunterlage der Textilabdeckung hat bevorzugt eine minimale Stärke von 4 mm. Geringere Stärken erfordern einen speziellen Schaum mit niedriger Atmungsaktivität, wie die zuvor beschriebenen. Die Schaumdichte der Schaumunterlage beträgt bevorzugt wenigstens 35 kg/m³. Es scheint so zu sein, daß höhere Schaumdichten eine geringere Gefahr oder Eindringen in das Textilmaterial ergeben. Die Schaumunterlage kann auf das Textilmaterial entweder durch Aufleimen, durch Flammenlaminierung, durch Aufnähen oder durch beliebige geeignete Mittel aufgebracht werden.
• Es ist selbstverständlich, daß die vorliegende Erfindung ebenfalls mit vorbekannten Techniken wie undurchlässigen PVC-Folien, Barrierefolien oder Schaumschichten mit einem Wert Null der Atmungsaktivität arbeitet.
• Die vorliegende Erfindung kann ebenfalls mit einer Textilabdeckung verwendet werden, die in einer Form angeordnet ist oder in ihrer Gestalt nur durch "Halter" während des Füllens der Form gehalten wird.
• Nahezu frei aufsteigende Schäume oder ein sehr niedriger Innenformdruck kann ebenfalls mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung erreicht werden.
• Da die "Schaumschicht" einen hohen Luftfluß aufweist, kann ein Abblasen auch durch die Textilabdeckung bzw. den Textildeckbogen wie beispielsweise bei dem in der US-A- 4 925 508 beschriebenen Verfahren erfolgen.
• Arbeitsweisen für Schäume mit Vielfachhärte können ebenfalls angewandt werden, um den Sitzkomfort zu verbessern, wie in der EP-A-0 251 803, EP-A-0 287 903, EP-A-0 267 490, EP-A-0 068 820 und US-A-4 190 697 beschrieben.
• Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele erläutert, in denen alle Angaben in Teilen und Prozentsätzen sich auf Gewicht beziehen, falls nichts anderes angegeben ist.
• Die in den folgenden Beispielen verwendeten Schaumformulierungen sind in der folgenden Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1 Schaumformulierungen Polyolkomponente: Mischung aus VORANOL* CP 6001 und Polymerpolyol (Styrol/Acrylnitril, 15% Gesamtfeststoffe) VORANOL* CP 6001 Wasser NIAX** Al DABCO*** 33LV SILICONE RS** 171 Diethanolamin (88%) Diisopropanolamin SPECFLEX* NK 904 Zusatzstoff Isocyanatkomponente: 80/20% Mischung aus TDI (80/20) und polymerem MDI (Index 100) 100% TDI (80/20) (Index 100) MDI-Prepolymeres (Index 85) Reaktivität/Bedingungen: Aufrahmzeit (s) Gelzeit (s) Steigzeit (s) PolyolkomponentenTemperatur (0C) IsocyanatkomponentenTemperatur (0C) Polyolkomponenten-Abgabedruck (bar) Isocyanatströmung-Abgabedruck (bar) Polyolabgabe (g/s) Isocyanatabgabe (g/s) Dichte des frei gestiegenen Schaums (kg/m3) * Warenzeichen von The Dow Chemical Company ** Warenzeichen von Union Carbide Corporation ***Warenzeichen von Air Products and Chemicals Inc.
Beispiel 1
• Eine 300 x 300 x 100 mm große Aluminiumform, aufgeheizt auf 55ºC, wurde benutzt. Eine Platte aus konventioneller Schaumstoffblockware mit einer Dichte von 37,5 kg/m³, einer Stärke von 5 mm und einem Luftfluß von 3,5 cfm wurde auf den Boden der Form aufgelegt. Es wurde kein Textilmaterial benutzt.
• Jede der in Tabelle 1 zuvor angegebenen Formulierungen wurde beim Gießen auf den Blockwarenschaum in der Form geschäumt. Die Schaumformulierungen wurden durch Blasenbildung im Polyoltank mit einem Inertgas bei 2 bar Druck für 3 min unter Verwendung eines Hohlwellenrührers bei 1500 Upm geschäumt. Der Isocyanatbehälter wurde unter Trockenluft mit einem Druck von 2 bar gehalten. Die Dichte des mit Blasen versetzten Polyols wurde unter atmosphärischem Druck gemessen und ist in den Tabellen im folgenden in Werten g/cm³ angegeben.
• Mehrere Gießvorgänge von jedem der drei Schaumformulierungen wurden unter Verwendung einer Hochdruckmaschine Admiral, die mit einem Mischkopf von Krauss-Maffei versehen war, installiert auf dem Arm eines ASEA-Roboters, durchgeführt.
• Zwei Gießmuster wurden angewandt: (a) mit dem Mischkopf in einer feststehenden Stellung nahe dem Zentrum der Form (fixiertes Gießen) oder (b) mit dem sich bewegenden Mischkopf von einer Seite der Form zu der anderen in einer geraden Linie mit einer Geschwindigkeit von 7-8 m/min (streifenweises Gießen).
• Zwei Dichten des geformten Schaumes (40 und 50 kg/m³), welche durch übereinanderanordnung erhalten wurden, wurden für jede Schaumformulierung verwendet. Die Entformungszeit betrug 5 min für alle Schaumformulierungen und -dichten. Der Abstand zwischen dem Auslaß des Mischkopfes und dem Boden der Form während des Gießens der Schaumformulierung betrug 20 cm.
• Die Tiefe des Eindringens in der Unterlage des konventionellen Blockwarenschaums durch die Reaktionsteilnehmer des gegossenen flexiblen Polyurethanschaums und der Durchmesser des Eindringpunktes am Auftreffpunkt der Reaktionsteilnehmer des flexiblen Polyurethanschaums mit der Unterlage aus konventionellem Blockwarenschaum wurde für jede Schaumformulierung gemessen.
• Die erzielten Ergebnisse sind in den Tabellen 2 und 3 im folgenden angegeben. Tabelle 2 Durchmesser (mm) des Eindringens am Auftreffpunkt bei fixiertem Gießen Zur Blasenbildung verwendetes Gas Schaumdichten kg/m³ Formulierung A Formulierung B Formulierung C mm Polyoldichte LUFT STICKSTOFF KOHLENDIOXID Tabelle 3 Tiefe des Eindringens (mm) in die Schaumunterlage bei streifenweise gegossenem Schaum mit einer Dichte von 50 kg/m³ Formulierung A Formulierung B Formulierung C Blasenbildner mm Stickstoff Polyoldichte Luft
Vergleichsbeispiel A
• Die Arbeitsweise von Beispiel 1 wurde mit jeder Schaumformulierung mit der Ausnahme wiederholt, daß die Schaumformulierungen nicht mit Gasblasen versetzt wurden. Stattdessen wurden sowohl der Polyol- als auch der Isocyanatbehälter unter Trockenluft mit einem Druck bei 2 bar gehalten.
• Die erzielten Ergebnisse sind in den Tabellen 4 und 5 im folgenden angegeben. Tabelle 4 Durchmesser (mm) von Auftreffpunkt bei fixiertem Gießen Blasenbildner Schaumdichte (kg/m³) Formlierung A Formlierung B Formlierung C Keiner Tabelle 5 Tiefe des Eindringens (mm) bei streifenweise gegossenem Schaum mit einer Dichte von 50 kg/m Formulierung A Formulierung C Blasenbildner Eindringtiefe Keiner Anmerkung: Vergleichsbeispiel A ist kein Beispiel der vorliegenden Erfindung und wird nur für Vergleichszwecke gegeben.
Beispiel 2
• Die Arbeitsweise von Beispiel 1 wurde mit jeder Schaumformulierung mit der Ausnahme wiederholt, daß ein Polyesterschaum mit einer Dichte von 48 kg/m³ und einer niedrigen Luftatmungsfähigkeit (unter 1 cfm), der auf ein für Fahrzeugsitze ausgelegtes Textilmaterial flammenlaminiert war, in der Form anstelle des konventionellen Blockwarenschaums eingesetzt wurde. Die Stärke des Polyesterschaums nach der Flammenlaminierung betrug 4 mm, und das Textilmaterialgewicht wurde zu 187 g/m² gemessen.
• Die erzielten Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 6 angegeben. Tabelle 6 Tiefe des Eindrinqens (mm) Schaumdichte Blasenbildner Gießmuster Formulierung A Formulierung B Formulierung C mm Polyoldichte fixiert streifenweise
Vergleichsbeispiel B
• Die Arbeitsweise von Beispiel 1 wurde unter Verwendung der Schaumformulierung B mit der Ausnahme wiederholt, daß die Schaumformulierung nicht mit einem Gas der Blasenbildung unterzogen wurde, und daß ein komplexer Polyesterschaum mit einer Dichte von 48 kg/m³ und einer niedrigen Luftatmungsfähigkeit (unter 1 cfm), der auf ein für Fahrzeugsitze ausgelegtes Textilmaterial flammenlaminiert war, in der Form anstelle des konventionellen Blockwarenschaumes verwendet wurde. Die Stärke des Polyesterschaums nach der Flammenlaminierung betrug 4 mm, und das Textilgewicht 'wurde zu 187 g/m² gemessen.
• Die Ergebnisse sind in der Tabelle 7 im folgenden angegeben. Tabelle 7 Tiefe der Eindringung (mm) Schaumdichte Blasenbildner Gießmuster Formulierung B Keiner fixiert Anmerkung: Vergleichsbeispiel B ist kein Beispiel der vorliegenden Erfindung und wird nur für Vergleichszwecke gegeben.
• Aus den in den vorangegangenen Tabellen angegebenen Werten ist ersichtlich, daß das Hauptproblem, das beim Gießen von Schaumreaktionsteilnehmern auf eine Schaumplatte oder auf eine auf einem Textilmaterial als Unterlage aufgebrachte Schaumplatte gegeben ist, das Eindringen am Auftreffpunkt ist. Dieser Mangel der einen gehärteten Punkt oder eine gehärtete Zone in Abhängigkeit von dem Gießmuster bewirkt, ist für höhere Schaumdichten, welche durch Übereinanderanordnung erzielt wurden, wegen der längeren Gießzeit (2,95 s gegenüber 1,5 s, im Durchschnitt) und dem höheren Druck in der Form wesentlicher. Dieser Mangel tritt bei allen drei Typen von Schaumformulierungen auf, wird jedoch durch Schäumen der Schaumformulierung vor ihrem Gießen auf die Schaumplatte oder eine auf einem Textilmaterial als Unterlage aufgebrachte Schaumplatte beträchtlich reduziert.

Claims (15)

1. Verfahren zur Herstellung eines an Ort-und-Stelle aufgegossenen Gegenstandes, wobei das Verfahren umfaßt: das Gießen einer flexiblen oder semi-flexiblen Polyurethanschaumformulierung auf einen vorgeformten Verbunddeckbogen und Ermöglichung des Aufsteigens und Aushärten des Schaumes, dadurch gekennzeichnet, daß ein Inertgas in der flexiblen Polyurethanschaumformulierung so aufgelöst oder dispergiert wird, daß die flüssigen Schaumreaktionsteilnehmer den Mischkopf in einem partiell geschäumten Zustand verlassen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtreaktionsfähige Gas in einer Polyolkomponente der Schaumformulierung aufgelöst oder dispergiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtreaktionsfähige Gas in einer Isocyanatkomponente der Schauinforinulierung aufgelöst oder dispergiert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtreaktionsfähige Gas in beiden der Polyol- und Isocyanatkomponenten der Schaumformulierung aufgelöst oder dispergiert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtreaktionsfähige Gas Luft, Stickstoff oder Kohlendioxid ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtreaktionsfähige Gas Kohlendioxid ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Flüssigkeitsdichte der Reaktionsteilnehmer der Schaumformulierung, welche den Reaktionskopf verlassen, maximal 0,8 g/cm³ ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaumformulierung an einem Punkt oder streifenweise gegossen wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Polyurethanschaumformulierung eine Formulierung eines Schaumes mit hoher Rückstellkraft ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaumunterseite des Textildeckbogens eine Schaumstoffblockware mit einer minimalen Dichte von 35,0 kg/m3 und einer Stärke von wenigstens 4 mm ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, daß die Schaumunterlage des Textildeckbogens einen Luftfluß von minimal 1 cfm (28,32 1/min) besitzt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaumunterlage des vorgeformten Textildeckbogens ein Polyester- oder Polyetherschaum mit einem Luftfluß von weniger als 1 cfm (28,32 1/min) ist.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbunddeckbogen ein komplexer Polyesteroder Polyetherschaum ist, der an ein Gewebe laminiert ist.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbunddeckbogen während des Gießens der Schaumformulierung in einer Form eingesetzt ist oder durch Halter in Form gehalten wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schäumungsmasse durch den Verbunddeckbogen abblasen kann oder niedrigen Innenformdruck aufbauen kann.