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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines
flexiblen porösen verdichteten offen-bzw. gemischt-zelligen Schaumstoffes aus von
Isocyanaten abgeleiteten Polymerisaten, bei welchem aus der netzartigen Zellstruktur
die die Polymerstränge verbindenden Membranen entfernt und die Zellstrukturen zusammengepreßt
und gleichzeitig auf erhöhte Temperatur erhitzt werden.
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Von Isocyanaten abgeleitete Polymerisate sind Polymere, in denen
Reste von Die oder Polyisocyanaten einen Teil der Polymerkette bilden. Bezeichnet
werden die von Isocyanaten abgeleiteten Polymere einmal nach dem Typ der Polymerkette,
der den größeren Teil des endgültigen Polymerisatmoleküls bildet, und der ein Polyester
oder ein Polyäther sein kann; und zum anderen nach der Art der Bindung, die bei
der Kettenbildungsreaktion entstanden ist und die z. B. eine Urethan-, eine Harnstoff-
oder eine Amidbindung sein kann. Somit kann ein von Isocyanaten abgeleitetetes Polymerisat
z. B. ein Polyester-Polyurethan oder ein polymerer Polyäther-Polyurethan sein.
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Unter »Zellstruktur« soll hier eine Struktur verstanden werden, in
welcher wenigstens das Gerüst einer dreidimensionalen Zellstruktur vorhanden und
durch die Polymerstränge gebildet ist. Die Wände der von den gerüstbildenden Polymersträngen
begrenzten Zellen können vorhanden sein oder fehlen. Zellstrukturen, in denen alle
oder die meisten Zellwände, in Form von Häuten oder Membranen, vorhanden sind, werden
als geschlossen-zellig, die in denen einige oder alle Zellmembranen entfernt sind,
als offen-zellige oder gemischt-zellige Strukturen bezeichnet.
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Geschäumt Zellstrukturen aus von Isocyanaten abgeleiteten Polymeren
sind bekannt. Im allgemeinen werden bei ihrer Herstellung endständige oder nicht
umgesetzte Isocyanatreste in der Polymerkette einer Umsetzung unterworfen, bei der
Kohlendioxid gebildet wird, dessen Entwicklung und Ausdehnung zur Zellbildung des
verschäumten Polymerprodukts führt; dieser Vorgang kann durch Einarbeitung eines
Blähmittels, z. B. eines flüchtigen halogenierten Kohlenwasserstoffs in das flüssige
Polymer unterstützt werden, was an sich in der Technik bekannt ist.
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Offen-zellige von Isocyanaten abgeleitete polymere Zellstrukturen
können eine sehr geringe Dichte von 0,01602 glccm oder weniger aufweisen. Je nach
der Molekülstruktur des Polymers ist die Konsistenz hart und brettartig bis zu weich
und biegsam. Biegsame verschäumte Zellstrukturen aus Polyisocyanaten sind rückfedernd
und gewinnen im allgemeinen ihre ursprüngliche Gestalt nach einer Verformung wieder
zurück.
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Durch Anwendung verschiedener Behandlungsmethoden können Zellstrukturen,
wie nachstehend noch beschrieben wird, von von Isocyanaten abgeleiteten Polymeren
in offen- bzw. gemischt-zelligen Schaumstoff umgewandelt werden, der aus einem dreidimensionalen
Netzwerk von Polymersträngen besteht, die das Gerüst der ursprünglichen Zellstruktur
bilden. Die offen- bzw. gemischt-zelligen Schaumstoffe sind im allgemeinen weicher
und poröser oder flüssigkeitsdurchlässiger als die entsprechenden geschlossenzelligen
Strukturen.
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Wenn ein von Isocyanaten abgeleitetes Polymer mit geschlossen-zelliger
Struktur erhitzt und zusammengepreßt wird, ist das Produkt im wesentlichen nicht
porös. Daher unterscheidet sich dieses Produkt von
einer massiven Folie eines von
Isocyanaten abgeleiteten Polymers nur wenig.
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Wenn ein offen- bzw. gemischt-zelliger Schaumstoff, der nach einem
der bisher bekannten Verfahren hergestellt ist, zusammengepreßt und erhitzt wird
mit dem Ziel, die Polymerstränge miteinander zu verkleben oder zu verschweißen,
stellt sich heraus, daß die Bindungen zwischen den Strängen so schwach sind, daß
das Produkt schnell zu der zellförmigen Struktur zurückkehrt, die praktisch gleich
dem vor der Behandlung ist. Das bekannte Verfahren für die Herstellung offen- bzw.
gemischt-zelliger Schaumstoffe beruht auf direkter chemischer Einwirkung. Die Zellmembranen
werden durch Hydrolyse entfernt, und zwar im allgemeinen in alkalischem Medium.
Wie im nachstehenden noch eingehender auseinandergesetzt werden wird, werden bei
diesem Verfahren die Oberflächen der Polymerstränge derart angegriffen, daß sie
ohne Hilfe eines zusätzlichen Stoffes, wie etwa eines Binders oder Klebers, nicht
untrennbar miteinander verklebt werden können. Es ist auch schon vorgeschlagen worden,
die Membranen aus von Isocyanaten abgeleiteten Schaumstoffen durch Wärmeeinwirkung
zu entfernen zur Bildung einer netzartigen Zellstruktur.
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Der Stand der Technik umfaßt auch die Druckhärtung zellförmiger Materialien,
einschließlich offenzelliger oder gemischt-zelliger Schäume. In diesem Fall werden
die Polymerstränge verformt, aber nicht miteinander verschweißt oder verklebt, indem
die Struktur zusammengedrückt und erhitzt wird, um die Polymerstränge in dieser
Lage zu fixieren. Dadurch wird die Verformung des Materials unter Belastung verbessert.
Die der Verdichtung vorausgehende Behandlung zur Entfernung der Membranen zwischen
den Polymersträngen ist die bereits weiter vorn erörterte Behandlung durch alkalische
Hydrolyse, bei welcher die Oberflächen der Polymerstränge so angegriffen werden,
daß ein Verkleben nur mit Hilfe eines weiteren Stoffes, wie eines Klebers, möglich
ist.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur
Herstellung eines verdichteten offen-bzw. gemischt-zelligen Schaumstoffes zu schaffen,
bei welchem die Polymerstränge miteinander in Kontakt gebracht und so fest miteinander
verbunden werden, daß sie sich auch durch Abrieb nicht voneinander trennen. Die
Polymerstränge sollen jedoch nicht mit Hilfe eines Klebers miteinander verbunden
werden.
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Das erhaltene Produkt soll porös und flexibel sein.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines
flexiblen porösen verdichteten offen-bzw. gemischt-zelligen Schaumstoffes aus von
Isocyanaten abgeleiteten Polymerisaten, bei welchem aus der netzartigen Zellstruktur
die die Polymerstränge verbindenden Membranen entfernt und die Zellstrukturen zusammengepreßt
und gleichzeitig auf erhöhte Temperatur erhitzt werden. Das Verfahren ist dadurch
gekennzeichnet, daß die Membranen aus den netzartigen Zellstrukturen durch Wärmeeinwirkung
entfernt werden und danach die Zellstrukturen bis zum Aufeinanderliegen der Polymerstränge
zusammengepreßt und die Polymerstränge durch Erhitzen miteinander verschweißt werden.
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Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung werden vor dem
Zusammenpressen verstärkend wirkende Fasern durch die netzartige Struktur gewebt.
Nach einer anderen Ausführungsform wird ein Gewebe auf die Oberfläche des verdichteten
Materials
aufkaschiert. Eine Zellstruktur, aus der bereits die Membranen entfernt sind, wird
einer Wärmeeinwirkung unterworfen, bevor die Struktur zusammengepreßt und die Polymerstränge
miteinander verschweißt werden. Nach einer besonderen Ausführungsform wird das verdichtete
Material mit einem flüssigen Verstärkungsmittel, welches sich verfestigt, imprägniert
und verstreckt, wodurch die Porosität des verdichteten Materials mit dem Verstärkungsmittel
modifiziert wird.
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Die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung erhaltenen Produkte sind
flexibel und mikroporös. Sie haben die Fähigkeit, wie ein Docht Wasser aufzusaugen
und zu transportieren, worauf später noch näher eingegangen wird. Durch das Kaschieren
der Produkte mit Gewebe oder Einführen modifizierender Stoffe in das Material lassen
sich dessen Eigenschaften nach den verschiedensten Richtungen hin ändern oder verbessern.
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Die Herstellung offen- oder gemischt-zelliger Schaumstoffe aus von
Isocyanaten abgeleiteten Polymeren ist bekannt. Wie oben bemerkt, enthalten die
aus Isocyanaten abgeleiteten Polymerisate durch Polyisocyanatreste gebundene polymere
Moleküle und sind charakterisiert durch die Art der Bindung, in der der Isocyanatrest
in der fertigen Polymerkette vorliegt, und ferner durch die Natur des Polymers,
das den größeren Teil der fertigen Polymerkette bilden.
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Das Ausgangs-Polymer-Molekül, mit dem das Polyisocyanat umgesetzt
wird, soll als ein sekundäres Polymer bezeichnet werden.
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Eine Klasse sekundärer Polymere sind Polyester.
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Ist das sekundäre Polymer ein Alkydharz oder ein polymerer Polyester,
der aus der Umsetzung einer polyfunktionellen Säure mit einem polyfunktionellen
Alkohol stammt, so weist er Endgruppen mit austauschbaren Wasserstoffatomen auf.
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Wenn bei der Herstellung des Polyesters die polyfunktionelle Säure
im Vergleich zu dem polyfunktionellen Alkohol in einem - auf molarer Basis berechnet
- geringen Überschuß verwendet wird, enthält der daraus resultierende Polyester
endständige freie Säuregruppen. Die Umsetzung von Isocyanaten mit derartigen Carbonsäuregruppen
führt zur Bildung von Amidbindungen, unter Entwicklung von schaumbildendem Kohlendioxid;
dank ihrer polyfunktionellen Gruppen wirken die Polyisocyanatreste als Brücken zwischen
den Molekülen der Polyesterketten, und in Anwesenheit geeigneter kettenverlängernder
Reagenzien, wie Wasser, Glykolen u. dgl., werden sogar vernetzte, verschäumte polymere
Strukturen von hohem Molekulargewicht erhalten.
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Die bevorzugten Polyisocyanate, die zu für das erfindungsgemäße Verfahren
geeigneten Polymeren führen, sind aromatische Diisocyanate.
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Es können aber auch Polyisocyanate mit beliebigen Polymeren umgesetzt
werden, in denen mit Isocyanatresten umsetzbare funktionelle Gruppen vorhanden sind,
einschließlich Polyesteramiden und alkoholmodifizierten Harnstofformaldehydharzen.
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Die Porengröße der von aus Isocyanaten abgeleiteten Polymeren hergestellten
Zellstrukturen kann, falls gewünscht, mittels Zusatz von schaumhemmenden oder Icoaleszenzmifteln
gesteuert werden. Die Biegsamkeit der Produkte kann durch sorgfältige Auswahl der
sekundären Polymeren und des Isocyanats unter dem Gesichtspunkt der Seitenkettenbildung
oder der sterischen Hinderung modifiziert werden.
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Die Herstellung geschäumter, von Isocyanaten abgeleiteter polymerer
Zellstrukturen ist in der Technik bekannt.
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Die nach dem bisherigen Stand der Technik hergestellten, von Isocyanaten
abgeleiteten polymeren Schaumstoffe werden bei dem Verfahren nach der Erfindung,
wie bereits vorgeschlagen, durch Wärmeeinwirkung in einen offen- bzw. gemischt-zelligen
Schaumstoff überführt.
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Der Ausdruck »Wärmeeinwirkung« oder »Wärmebehandlung « ist ganz weit
in dem Sinne gebraucht, daß er die Anwendung von Wärme zum Zwecke des Öffnens, Zerbrechens
oder Entfernens der Membranen, und zwar ganz oder teilweise, in der von Isocyanaten
abgeleiteten polymeren Zellstruktur mit einschließt, bei welcher die Polymerstränge
wärmebehandelt werden. Im Bereich dieser Definition liegen mithin auch die offen-zelligen
bzw. gemischt-zelligen Schaumstoffe, welche im Anschluß an ihre Herstellung erwärmt
wurden, so daß die Polymerstränge wärmebehandelt wurden. Der Ausdruck »wärmebehandelt«,
wie er hier gebraucht wird, bedeutet, daß die Polymerstränge, die das Gerippe der
offen- bzw. gemischtzelligen Netzverbandsstruktur bilden, einer Temperatur unterworfen
worden sind, bei welcher wenigstens die Oberflächen der Polymerstränge schmelzen,
und zwar für eine genügend lange Zeit, so daß das Produkt im Vergleich zu unbehandeltem
Material merklich verbesserte physikalische Eigenschaften, wie erhöhte Reiß-und
Zugfestigkeit, aufweist. Bei den bevorzugten Materialien, die durch Wärmebehandlung
in die offen-bzw. gemischt-zellige Struktur überführt worden sind, hat das Produkt
eine Dichte, die der des als Ausgangsmaterial verwendeten Schaumstoffs vergleichbar
ist (ungefähr 2°/o oder weniger Dichteverlust durch die Wärmeeinwirkung). Diese
offen- bzw. gemischtzelligen, von einem Isocyanat abgeleiteten polymeren Schaumstoffe
mit wärmebehandelten Polymersträngen sind nicht von der Anwendung eines bestimmten
Verfahrens zu ihrer Darstellung abhängig. Geeignete, bereits vorgeschlagene Verfahren
sind z. B. die Anwendung eines Lichtblitzes einer zum Wegschmelzen der Membranen
ausreichenden Intensität, Zünden eines innerhalb des Schaumstoffes befindlichenGasgemisches,
spontane Verdichtung und Entspannung eines Gases im Schaumstoff, Durchführung einer
wärmeenergetisch ausreichenden Reaktion von in der Zellstruktur vorhandenen Stoffen.
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Das Verfahren nach der Erfindung schließt die Kompression und Erhitzung
eines offen- bzw. gemischtzelligen Schaumstoffes aus Polyisocyanat mit wärmebehandelten
Polymersträngen in der Weise ein, daß die Polymerstränge miteinander verschweißt
werden.
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Der Ausdruck » verschweißt « in der hier gebrauchten Bedeutung soll
heißen, daß die Polymerstränge an ihren Stoßstellen so fest miteinander verbunden
sind, daß sie nicht voneinander getrennt werden können, ohne die Stränge in merklicher
Weise zu beschädigen.
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Dieser Ausdruck schließt die einfache Druckaushärtung der Polymerstränge
ebensowenig ein wie die schwache Haftung der Polymerstränge in gepreßten und erhitzten
Produkten, bei denen die Membranen durch Hydrolyse entfernt wurden und bei denen
die Stränge schnell und leicht, und ohne sie in nennenswertem Maße zu beschädigen,
voneinander getrennt werden können, beispielsweise durch Einwirkung von Niederdruckdampf
auf die fertigen Produkte.
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Das Erwärmen und Verdichten der aus Isocyanaten
abgeleiteten
offen- bzw. gemischt-zelligen Schaumstoffe kann unter Anwendung verschiedener Methoden
durchgeführt werden. So kann beispielsweise das Material mit Heißluft erhitzt und
dann zwischen heißen und kalten Walzen, deren Abstand der gewünschten Dicke des
Produktes entspricht, derart verdichtet werden, daß die Polymerstränge miteinander
verschweißt werden. Alternativ kann das in der beschriebenen Weise wärmebehandelte
Material zwischen erhitzten, in Abstand angeordneten Walzen verdichtet werden, ohne
daß zusätzliche Wärme zugeführt wird. Eine weitere Abwandlung des Verfahrens besteht
darin, das Material gleichzeitig zu verdichten und zwischen beheizten Platten, die
gewöhnlich mit einer Arretierung versehen sind, um den Abstand regulieren zu können.
Besondere Mittel zum Verdichten und Erhitzen sind in der Technik bekannt.
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Die Temperatur, auf welche der offen- bzw. gemischtzellige Schaumstoff
erhitzt wird, hängt zu einem gewissen Grad von der Natur und Zusammensetzung des
Polymeren und der Polymerstränge ab. Im allgemeinen liegt die Temperatur bei oder
nahe des Erweichungspunktes wenigstens der Polymerstränge. Für eines der herkömmlichen
Polyurethanharze liegt diese Temperatur im Bereich von ungefähr 150 bis 232"C; jedoch
kann es hier sogar für Muster, die aus ein und derselben Charge stammen, Schwankungen
geben.
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Die Zeit, die für die Verdichtung erforderlich ist, hängt von den
angewandten Temperaturen ab. Bei höheren Temperaturen ist die Dauer, die für eine
Verschweißung der Polymerstränge miteinander erforderlich wird, kürzer als bei niederen
Temperaturen. Das Zeit-Temperatur-Verhältnis kann von jedem Fachmann leicht auf
das jeweilige besondere wärmebehandelte Polyisocyanat abgestellt werden.
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Das im vorstehenden allgemein beschriebene Verfahren nach der Erfindung
wird an Hand der folgenden Beispiele eingehender und anschaulicher dargestellt.
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Es sei bemerkt, daß in den nachstehenden Ausführungen der Ausdruck
» gasdurchlässig « oder auch »durchlässig für den Durchgang von Gas» bedeutet, daß
Luft unter Normalbedingungen durch das Muster in der Richtung des Druckgefälles
hindurchgeht und, wenn der Druck auf nicht mehr als 25 cm Wassersäule abfällt, Luft
quer durch das Muster hindurchgeht.
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Beispiel 1 Eine Probe aus biegsamem, schwarz gefärbtem Polyester-Polyurethan,
das mittels Gasverbrennung in eine offen-zellige Struktur überführt worden war,
10,16.
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10,16 3,63 cm groß war, etwa 24 Zellen je linearem Zentimeter aufwies
und eine Dichte von 0,0304 g/cm3 hatte, wurde verwendet. Zwei elektrisch beheizte,
bewegbare l : Heizplatten, deren Temperatur thermostatisch gesteuert wurde, waren
so angeordnet, daß sie im wesentlichen parallel zueinander standen und in Richtung
des Verdichtungsdruckes ausgerichtet waren.
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Eine Arretierung von 1,727 mm Höhe war an einer der Platten angebracht,
so daß die relative Bewegung der Platten zueinander bei der Verdichtung begrenzt
war.
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Bei der Anfangslage waren die Platten genügend weit entfernt, um das
Probestück zwischen sich aufzunehmen.
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Die Platten wurden auf eine Temperatur von etwa 150"C erhitzt. Dünne
Aluminiumfolien wurden auf die entgegengesetzten Seiten des Probestückes, die sich
während des Druckverdichtungsvorganges in Normallage zum Verdichtungsdruck befinden,
aufgelegt, um
eine direkte Berührung mit den erhitzten Platten zu vermeiden, Das
Probestück mit den Aluminiumfolien wurde zwischen die erhitzten Platten gelegt und
gepreßt und auf einer Dicke von 1,727 mm für etwa 5 Minuten gehalten. Die Probe
wurde im Verhältnis 22: 1, = ursprüngliche Dicke zu Enddicke, gepreßt undhattedanach
eine Größe von 10,1 10,1 1727cm.
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Nachdem die Druckverdichtung beendet war, wurde das Produkt aus der
Presse entfernt, abkühlen gelassen und geprüft. Es wurde gefunden, daß die Polymerstränge
fest miteinander verschweißt waren und weder mechanisch noch mittels Eintauchen
in verschiedene Lösungsmittel noch durch Einwirkung von Niederdruckdampf getrennt
werden konnten, sondern nur unter Anwendung einer Kraft, die ausreichte, das ganze
Stück zu zerreißen oder zu spalten. Es wurde ferner gefunden, daß das Produkt für
Gasdurchgang durchlässig und sehr fest war. Das Produkt war biegsam und elastisch.
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Vergleichsbeispiel 1 Das Verfahren nach Beispiel I wurde wiederholt;
es wurde jedoch ein Probestück verwendet, das durch alkalische Hydrolyse in eine
offen- bzw. gemischtzellige Struktur überführt worden war, aber sonst mit dem Material
des Beispieles I identisch war.
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Nach Zusammenpressen durch die geheizten Platten waren die Polymerstränge
nur lose miteinander verbunden, so daß das Produkt leicht auseinandergezogen werden
konnte, ohne daß die Polymerstränge merklich beschädigt wurden. Das Produkt zeigte
nur eine geringe Haftung der Polymerstränge, und diese trennten sich spontan, als
das Produkt der Einwirkung von Niederdruckdampf ausgesetzt wurde.
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Vergleichsbeispiel 2 Unter Verwendung des gleichen Materials wie
im Vergleichsbeispiel 1 wurde das Verfahren nach Beispiel I angewendet, jedoch mit
der Ausnahme, daß der durch alkalische Hydrolyse behandelte Polyurethanschaum zusätzlich
einer Wärmebehandlung mittels des oben erwähnten Gasverbrennungsverfahrens unterzogen
wurde, bevor es nach der Erfindung verdichtet wurde. Es zeigte sich, daß die Polymerstränge
sehr viel fester miteinander verbunden waren als im Vergleichsbeispiel 1, jedoch
nicht so fest wie im Beispiel 1. Das Material war gasdurchlässig, flexibel, elastisch
und fest.
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Beispiel II Das Verfahren nach Beispiel I wurde wiederholt mit der
Abänderung, daß ein Nylongewebe auf eine der Probestückoberflächen zwischen einer
der Aluminiumfolien und der Probe gelegt wurde.
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Nach der Verdichtung konnte das Nylongewebe leicht von der Oberfläche
des Produktes entfernt werden. Es stellte sich heraus, daß die mit dem Nylongewebe
in Berührung gewesene Oberfläche des Produktes das Gewebemuster der Nylonfasern
im Negativ wiedergab. Das Produkt war gasdurchlässig, fest, biegsam und elastisch.
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Vergleichsbeispiel 3 Unter Verwendung eines Polyester-Polyurethan-Musters
von an sich gleicher Beschaffenheit wie im Beispiel 1, jedoch ohne vorherige Überführung
in eine offen- bzw. gemischt-zellige Schaumstruktur wurde das Verfahren nach Beispiel
1 wiederholt.
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Bei der Prüfung des verdichteten Produktes zeigte sich, daß es gasundurchlässig
und steifer war als das Produkt aus Beispiel 1. Die Polymerstränge konnten nicht
getrennt werden, die Ausgangs struktur konnte nicht wieder erhalten werden, woraus
sich ergab, daß eine feste Verschweißung der Polymerstränge wie auch der Zellenmembranen
in eine im wesentlichen durchgehend feste Masse stattgefunden hatte.
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Beispiel III Das Verfahren des Beispieles 1 wurde wiederholt unter
Verwendung eines identischen Probestückes, wobei jedoch vor der Verdichtung Nylongarn
durch das Probestück gewebt war, und zwar ein 3,175 mm Maschengewebe und senkrecht
zur Verdichtungsdruckrichtung. Nach der Druckverdichtung konnten die miteinander
verschweißten Polymerstränge nicht voneinander getrennt werden. Das Produkt war
gasdurchlässig, weniger elastisch und fester als das Produkt des Beispieles I.
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Beispiel IV Das Verfahren des Beispieles I wurde wiederholt mit der
Abänderung, daß ein Baumwollgewebe mit einem Gemisch eines mit Katalysator versetzten
Polyurethanklebers in Azeton überzogen und das Azeton verdampft wurde. Das Probestück
wurde senkrecht zur Verdichtungsdruckrichtung in zwei Teile gespalten und das wie
oben beschrieben überzogene Baumwollgewebe zwischen die beiden Hälften des Probestückes
gelegt, um ein Laminat zu bilden, und das Ganze gepreßt.
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Nach der Verdichtung zeigte sich, daß das baumwollgewebe fest mit
dem verdichteten, eine offen- bzw. gemischt-zellige Netzverbandstruktur aufweisenden
Polyurethanschaumstoff verbunden war, der seinerseits fest miteinander verschweißte
Polymerstränge aufwies.
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Das Produkt war gasdurchlässig und weniger elastisch und fester als
das Produkt des Beispieles I.
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Beispiel V Das Verfahren des Beispieles I wurde wiederholt mit Ausnahme,
daß das verdichtete Produkt mit einer Zusammensetzung imprägniert wurde, die aus
einem alkohollöslichen Polyamid bestand, das in warmem, aus Methanol und Methylenchlorid
(1 : 1) bestehendem Lösungsmittelgemisch (10 Gewichtsteile Polyamid auf 100 Gewichtsteile
Lösungsmittel) gelöst war, und dann trocknen gelassen wurde.
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Es zeigte sich, daß der Polyamidüberzug fest an die zellförmige Struktur
des Polyurethans gebunden war.
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Das Produkt war biegsam, elastisch, gasdurchlässig und verhältnismäßig
stärker als das Produkt des Beispieles I.
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Beispiel VI Das Verfahren nach Beispiel I wurde wiederholt mit der
Abänderung, daß ein Polyäther-Polyurethan-Vorpolymerisat-Muster verwendet wurde,
mit Zellen eines Durchmessers von 2,54 bis 0,254mm. Es wurde gefunden, daß das Produkt
in jeder Beziehung dem Produkt des Beispieles I im wesentlichen gleich war.
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Beispiel VII Unter Verwendung eines oone-shot<<-Polyäther-Polyurethan-Musters
wurde das Verfahren nach Beispiel 1 durchgeführt. Das Produkt erwies sich in jeder
Beziehung als dem des Bei spieles im wesentlichen vergleichbar.
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Beispiel VIII Unter Verwendung eines Probestückes, das etwa 10 Zellen/2,54
cm linear aufwies, wurde das Verfahren nach Beispiel 1 durchgeführt. Das Produkt
war dem des Beispieles I vergleichbar, jedoch in höherem Maße gasdurchlässig.
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Beispiel IX Unter Verwendung eines Probestückes, das etwa 20 Zellen/2,54
cm linear aufwies, wurde das Verfahren nach Beispiel 1 durchgeführt. Das Produkt
war dem des Beispieles I vergleichbar, wies jedoch eine höhere Gasdurchlässigkeit
auf.
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Beispiel X Unter Verwendung eines Probestückes, das 80 Zellen/2,54
cm linear aufwies, wurde das Verfahren nach Beispiel 1 wiederholt. Das Produkt war
dem des Beispieles I vergleichbar, wies jedoch eine geringere Gasdurchlässigkeit
auf.
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Beispiel XI Unter Verwendung eines Probestückes, das etwa 100 Zellen/2,54
cm linear aufwies, wurde das Verfahren nach Beispiel I wiederholt.
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Das Produkt war dem des Beispieles I vergleichbar, wies jedoch eine
geringere Gasdurchlässigkeit auf.
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Wie beschrieben, wurden dünne Aluminiumfolien zwischen dem Muster
und den Heizplatten gelegt. Dies geschah, um die Heizplatten vor Verschmutzung zu
bewahren und zu verhindern, daß die Probestücke festkleben. Es liegt auf der Hand,
daß gegenüber hohen Temperaturen widerstandsfähige Stoffe, beispielsweise eine Polyesterfolie
oder ein Trennmittel, wie ein flüssiges Polydimethylsiloxan, verwendet werden können.
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Wie sich aus Beispiel II ergibt, kann der Oberfläche des verdichteten
Materials jedes beliebige Muster dadurch erteilt werden, daß einfach eine Platte
mit dem entsprechenden Negativ oder ein Material mit dem Negativ des Musters, das
gegen die Oberfläche des verdichteten Produkts gepreßt wird, verwendet werden.
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Wie aus Beispiel IV ersichtlich, kann das verdichtete Material mit
verschiedenen Geweben kaschiert werden unter Anwendung eines Binders oder Klebers,
und zwar während oder nach dem Verdichten. Der Vorteil liegt darin, daß die Zugfestigkeit
des kaschierten verdichteten Produktes erhöht wird und darüber hinaus dem Produkt
ein nicht vorgetäuschtes Muster erteilt werden kann. Selbstverständlich können auch
andere Kaschierungs- und Haftvermittler verwendet werden.
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Beispiel V zeigt, daß das verdichtete Material verschiedene modifizierende
Stoffe enthalten kann, wie das in diesem Beispiel verwendete Polyamid-Imprägniermittel,
um die Zugfestigkeit zu erhöhen und der Oberfläche Muster aufzubringen, die dem
verwendeten Material entsprechen. Diese Materialien werden in das oder auf das in
eine offen- bzw. gemischt-zellige Struktur überführte Material nach der Verdichtung
einander aufgebracht. Es sind auch Abwandlungen möglich.
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Wie aus Beispiel III ersichtlich, können Verstärkungsfasern in das
verdichtete Produkt eingearbeitet werden, um dessen Zugfestigkeit zu erhöhen. Die
verwendeten Fasern müssen den bei der Verdichtung angewandten Temperaturen widerstehen
können. Es können selbstverständlich auch andere als Nylonfasern verwendet werden.
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Aus den Beispielen VIII bis XI ergibt sich, daß die
Porengröße
des in einen offen-zelligen Schaumstoff überführten Materials variiert und somit
auch die Porosität oder Durchlässigkeit des verdichteten Materials gesteuert werden
kann. Wenn ein großzelliges, in eine offen-zellige Netzverbandstruktur überführtes
Zellmaterial verwendet wird, wird das verdichtete Produkt poröser oder gasdurchlässiger
sein als bei Verwendung eines gleich beschaffenen kleinzelligen Materials. Material
jeder Porengröße kann verwendet werden.
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Wie aus den vorangegangenen Beispielen zu ersehen ist, können sowohl
Polyester- wie auch Polyäther-Polyurethane, die in offen- bzw. gemischt-zellige
Schaumstoffe überführt worden sind, verwendet werden. Im allgemeinen werden Polyäther-Polyurethan-Schäume
bevorzugt, da sie in der Regel weniger kostspielig sind als die Polyester. Jedoch
kann jeder offen- bzw. gemischt-zellige Schaum stoff eines beliebigen von Isocyanaten
abgeleiteten Polymerisaten, bei dem die Membranen ganz oder teilweise durch Wärme
entfernt sind, für das Verfahren nach der Erfindung eingesetzt werden.
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In den Beispielen 1 bis XI und den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 wurde
die Temperatur bei etwa 175"C gehalten und die Proben etwa 5 Minuten verdichtet
und erhitzt, um sicherzustellen, daß die verdichteten Produkte in dieser Hinsicht
einheitlich waren.
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Die Tabelle I bringt Werte für verdichtete Produkte, die bei verschiedenen
Temperaturen und verschieden lang verdichtet und erhitzt wurden. Die Proben wurden
im Verhältnis 22 : 1 in der Weise verdichtet, daß die Enddicke der Probestücke 1,65
mm betrug, und zwar unter Anwendung der Vorrichtung und des Verfahrens des Beispieles
1. Diese Proben waren mittels des oben erörterten bevorzugten Gasverbrennungsverfahrens
in offen-zelligen Schaumstoff überführt worden.
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Tabelle I
| Polyester-Polyurethan- |
| Tempe- Zeit Zugfestigkeit (kg/cm2)* |
| ratur Sekunden 60 Zellen/ 80 Zellen/ |
| linearem cm linearem cm |
| 15 44,98 44,98 |
| 30 44,98 49,56 |
| 218 ! 60 44,98 54,11 |
| 120 44,98 49,56 |
| 300 40,32 40,32 |
Während der Zugfestigkeitsprüfung fiel das Probestück auseinander, was zeigt, daß
die Polymerstränge nur sehr schwach miteinander verbunden waren.
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*) Festgestellt durch Anbringung eines Gewichts an einer federbelasteten
Zugprüfmaschine, die an einem Ende des Probestückes befestigt ist, während dessen
anderes Ende in bestimmter Lage festgehalten wird. Die Zugfestigkeit entsprach dem
Gewicht im Zeitpunkt des Zerreißens, geteilt durch den Querschnitt des Probestückes.
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Wie aus Tabelle 1 ersichtlich, liegen mit Bezug auf die Zugfestigkeit
des Produktes die optimalen Bedingungen bei etwa 177 0C und einer Zeitdauer von
1,5 Minuten. Es wurde gefunden, daß die Zugfestigkeit abnimmt, wenn die Probe zu
lange oder auf eine zu hohe Temperatur erhitzt wird. Es ist ersichtlich, daß längere
oder kürzere Behandlungszeiten bei verschiedenen Temperaturen gewählt werden können,
um die Polymerstränge miteinander zu verschweißen. Die Temperaturen können je nach
der Art des Polyisocyanats, das aus Ausgangsmaterial gewählt wird, über weite Bereiche
variiert werden.
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Wie aus den Beispielen I bis XI zu ersehen ist, wurde das Endprodukt
in einem Verhältnis 22 : 1 (Anfangsdicke zu Enddicke) verdichtet. Die Tabelle II
gibt die Werte für Proben wieder, die 5 Minuten bei 1770 C mit verschiedenen Verdichtungsverhältnissen
verdichtet wurden. Unter Anwendung der Apparatur und des Verfahrens des Beispieles
I wurden die Proben in verschiedenen Verhältnissen verdichtet, indem die Dicke des
Ausgangsmaterials geändert und dann die Proben erhitzt und auf eine Enddicke von
1,727 mm verdichtet wurden.
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Tabelle II
| Zellgröße (Poren Druckverhältnis Zugfestigkeit* |
| je 100 mm lineare (Anfangsdicke zu in |
| Länge) Enddicke) kg/cm2 |
| 78 16:1 23,3 |
| 78 22:1 35,84 |
| 78 32:1 49,56 |
| 78 40:1 94,30 |
Während der Zugfestigkeitsprüfung fiel das Probestück auseinander, was zeigt, daß
die Polymerstränge nur sehr schwach miteinander verbunden waren.
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*) Festgestellt durch Anbringen eines Gewichts an einer federbelasteten
Zugprüfmaschine, die an einem Ende des Probestückes befestigt ist, während dessen
anderes Ende in bestimmter Lage festgehalten wird. Die Zugfestigkeit entsprach dem
Gewicht im Zeitpunkt des Zerreißens, geteilt durch den Querschnitt des Probestückes.
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Wie aus der Tabelle II zu ersehen ist, erhöht sich die Zugfestigkeit
des verdichteten Produktes mit dem Druckverdichtungsverhältnis. Die Wahl des zweckmäßigen
Verdichtungsverhältnisses hängt davon ab, welche Porosität oder Gasdurchlässigkeit
im Hinblick auf den Verwendungszweck von dem verdichteten Endprodukt gefordert wird;
diese Werte nehmen mit zunehmendem Verdichtungsverhältnis ab.
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Es liegt auf der Hand, daß die Dicke des verdichteten Produktes von
der Dicke des als Ausgangsmaterial eingesetzten wärmebehandelten Zellmaterials ebenso
abhängt wie von dem Grad der Verdichtung. Erfindungsgemäß braucht der Grad der Verdichtung
lediglich auszureichen, um die Polymerstränge miteinander zu verschweißen; jedoch
wird der endgültige Verwendungszweck in den meisten Fällen bestimmend sein für den
Grad der Verdichtung und für die Dicke des verdichteten Produkts.
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Aus Vergleichsbeispiel 3 ergibt sich, daß, wenn ein nicht in eine
offen- bzw. gemischt-zellige Netzverbandstruktur überführtes Schaummaterial verdichtet
wird, das Endprodukt nicht porös und nicht gasdurchlässig ist. Wie weiter unten
noch eingehender erörtert wird, ist Porosität oder Gasdurchlässigkeit bei verschiedenen
Anwendungszwecken von primärer Bedeutung, z. B. bei Kleidung und Fußbekleidung,
für die die porösen und gasdurchlässigen, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen
verdichteten Produkte sich besonders geeignet erweisen.
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Das Vergleichsbeispiel 1 zeigt, daß das durch alkalische Hydrolyse
in einen offen-zelligen Schaumstoff überführte Material Polymerstränge aufweist,
die nur sehr schwach aneinanderhaften, obwohl zu seiner Herstellung die Bedingungen
des Verfahrens nach der Erfindung angewandt wurden. Es wurde gefunden, daß dies
ganz allgemein charakteristisch ist für Schaumstoffe, die mittels Hydrolyse in einen
offen- bzw. gemischt-zelligen Schaumstoff überführt worden sind.
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Es wurde weiterhin, wie sich aus dem Beispiel II
ergibt,
gefunden, daß, wenn die mittels alkaliner Hydrolyse in offen- bzw. gemischt-zelligen.
Schaumstoff überführten Materialien einer Wärmebehandlung unterzogen wurden, wie
z. B. nach dem erfindungsgemäß bevorzugten Gasverbrennungsverfahren, so daß die
Polymerstränge wärmebehandelt waren, ein verdichtetes Produkt erhalten wurde, das
demjenigen vergleichbar war, das aus einem ausschließlich durch Wärmebehandlung
in einen offen- oder gemischtzelligen Schaumstoff überführten Material hergestellt
war. Jedoch fehlte, wie noch zu zeigen sein wird, den verdichteten Produkten aus
diesen Materialien eine wichtige Eigenschaft, nämlich die Fähigkeit, wie ein Docht
Wasser aufzusaugen und zu transportieren, weshalb diese. Materialien nicht bevorzugt
werden.
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Es wurde gefunden, daß die erfindungsgemäß verdichteten Produkte
mit flüssigen Stoffen imprägniert werden können. Wenn z. B. geschmolzenes Paraffin
auf eine Seite eines nach dem Verfahren des Beispiels I hergestellten Produktes
gegossen wurde, drang es sofort in den Schaumstoff ein. Damit ist eine weitere Methode
zur Verstärkung oder Modifizierung der Schaumstoffe gegeben, nämlich sie mit flüssigen
Verstärkungsmitteln, wie Polymerisatlösungen oder -dispersionen, geschmolzenen Feststoffen,
polymerisierbaren Flüssigkeiten u. dgl. zu imprägnieren. Wenn diese Methode zur
Verstärkung oder Modifizierung des Produktes angewandt wird, kann das Produkt in
einer
oder mehr Richtungen während oder im Anschluß an die Kühlung, Trocknung, Koagulierung,
Polymerisation, Aushärtung, Ausfällung od. dgl. gestreckt werden, um ihm einen Grad
von Porosität oder Durchlässigkeit für Gas und Flüssigkeiten zu erteilen, dadurch,
daß die Adhäsion zwischen dem Imprägniermittel und dem verdichteten Produkt entweder
herabgesetzt oder zerstört wird.
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Obwohl verschiedene Mittel für die nachträgliche Modifizierung der
offen- bzw. gemischt-zelligen Schaumstoffe hier beschrieben worden sind, dürfte
es klar sein, daß die Modifizierung auch vor der Überführung in offen-zellige Netzverbandstrukturen
dadurch erfolgen kann, daß modifizierende Stoffe in das von Isocyanaten abgeleitete
Polymerisat qder während der Bildung des Schaumstoffes eingearbeitet werden, wie
beispielsweise durch Zusetzen verstärkender Füllstoffe oder Fasern zu den Reaktionsteilnehmern
während oder vor ihrer Umsetzung oder auch durch sorgfältiges Auswählen der Reaktanten,
durch Kettenverlängerer, Vernetzung oder entsprechende Wahl der Umsetzungsbedingungen.
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Die verdichteten Produkte der Beispieles bis XI wurden einer Anzahl
von Prüfungen unterzogen, um ihre Eigenschaften zu bestimmen. Die Ergebnisse sind
zusammen mit denen von Prüfungen der nach den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 erhaltenen
Produkte in Tabelle III zusammengestellt.
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Tabelle III
| 3 4 6 |
| Wasserdampf- |
| 1 2 Wasser- Steiggeschnwi- 5 |
| Geprüftes verdichtetes Durch- |
| Zufgestigkeit Luftdurch- absorption digkeit beim Abtriebfestigkit |
| Proukt lässigkeit |
| kg/cm- lässigkeit Gewichts- Wasser- (g) lassigkeit |
| prozent aufsaugen Sekunde) |
| Beispiel I ........ 45,05 0,67 36 0,29 0,11 |
| Beispiel 1 33,16 1,07 44 0,00 Verbindung der Poly- |
| merstränge lösten sich, |
| Prüfung mußte abge- |
| brochen werden |
| Beispiel 2 34,07 1,62 43 0,05 0,68 |
| Beispiel II ......... 45,05 0,67 36 0,29 0,11 |
| Beispiel 3 46,73 - 9 0,00 0,29 |
| Beispiel III . . . . . . zu 92,49 0,19 31 0,29 0,11 |
| Beispiel IV . . . . . . 77,0 0,67 32 0,05 0,11 |
| Beispiel V . . . . . . . 75,6 0,69 22 0,05 0,364. 364-10-6 |
| Beispiel VI 46,24** 0,43 12 0,05 0,977 10-6 |
| Beispiel VII . . . . . 54,67 0,91 43 0,05 1,41 .10-6 |
| Beispiel VIII 33,58 9,2 * 35 unbe- 1,51 .10-6 |
| stimmbar |
| Beispiel IX...... 41,86 5,08* 34 0,05 - 1,1 # 10-6 |
| Beispiel X . . . . . . 50,47 0,71 41 0,05 1,39 10-6 |
| Beispiel XI . . . . . . 50,47 0,35 38 0,05 1,27 .10-6 |
*) Diese Werte, obwohl sie eine hohe Luftdurchlässigkeit richtig wiedergeben, sind
nicht ganz zuverlässig, da die Fließgeschwindigkeit der Probe für die verwendete
Apparatur zu hoch war.
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**) Das Muster ging während der Zugfestigkeitsprüfung entzwei.
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1. Zugfestigkeit - Die Proben waren 6,35 mm breit.
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Das verwendete Instrument war ein Tinius-Olsen-Zugfestigkeitsmesser,
der mit einer Gleitplattengeschwindigkeit von 35,56 cm/Min. arbeitete.
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2. Auf einer Seite des in Prüfung befindlichen
Musters, das als Membrane
in einer Druckkammer wirkte, wurde Luft aufgebracht. Das Druckgefälle über dem Probestück
wurde mit einem Wassermanometer gemessen. Die Luftdurchlässigkeit wurde errechnet
unter Anwendung der folgenden Gleichung:
wonn V = Volumen der durch die Probe durchgegangenen Luft,
T = Dicke des Probestückes,
t = Zeit, in der V erhalten wurde, P = Druckabfall über das Probestück, A = Querschnitt
des Probestückes, Kp = Durchlässigkeitskonstante ist.
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Gewicht des absorbierten Wassers 3. # 100 = Prozent absorbierten Wassers.
ursprüngliches Gewicht des Produktes Das Muster wurde 1 Stunde lang bei Raumtemperatur
in Wasser getaucht.
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4. Probestücke, die 12,7 101,6 1,59 mm maßen, wurden senkrecht in
einen Behälter mit Wasser eingehängt. 12,7 mm des Musters war in Wasser eingetaucht.
Genau 12,7 mm über dem Wasserspiegel wurde eine Linie über das Muster gezogen und
über dieser eine zweite Linie 6,35 mm höher.
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Die Zeit, in der das Wasser die Entfernung der 6,35 mm zurücklegte,
wurde in Sekunden gemessen.
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5. Der Abriebwiderstand wird gemessen in Gramm des Materials, die
verlorengehen, wenn das Muster nach ASTM-Standard-Bedingungenin einer Taber-Abrieborridhtung
mit H-22-Rädern unter einer Belastung von 1 kg bei 200 Umdrehungen in Berührung
gebracht wird.
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6. Die Wasserdampfdurchlässigkeit wurde nach der Methode bestimmt,
die in »Journal of American Leather Chemists Association«, Bd. 45, S. 211 bis 242
(April 1950), beschrieben ist. Es wurde eine Durchlässigkeitszelle gebildet, indem
10 g wasserfreies Calciumchlorid in einen Aluminiumbecher gebracht und der Becher
über ein verdichtetes Muster gestülpt wurde, dessen Durchmesser etwas größer war
als der des Bechers. Um den äußeren Rand des Musters wurde ein Damm gebildet, und
dann wurde ein Versiegler (ein Polyäthylenprodukt) geschmolzen und auf 160 bis 170°C
erhitzt und alsdann zwischen den Damm und den Becher auf eine Seite des Musters
gegossen.
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Die fertige Zelle wurde gewogen und dann in einen mit einem Ventilator
ausgestatteten geschlossenen Behälter eingebracht, in welchem außerdem zur Schaffung
und Aufrechterhaltung einer konstanten Feuchtigkeit eine gesättigte wäßrige Natriumchloridlösung
vorhanden war.
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Die Zellen wurden stündlich aus dem Behälter herausgenommen und gewogen.
Das ermittelte Gewicht wurde in einem Diagramm gegenüber der Zeit als Koordinate
aufgetragen, und nachdem der Abfall in der zwischen den Punkten gezogenen Kurve
konstant geworden war, wurde der Abfall dieser Kurve in Gramm pro Zeiteinheit ausgedrückt.
Dieser Abfall, geteilt durch den Bereich des in dem Becher befindlichen Musters,
ergab
die Wasserdurchlässigkeit in Gramm pro Zeiteinheit.
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Wie sich aus der Tabelle III ergibt, sind die Zugfestigkeitswerte
der verdichteten Produkte sehr hoch (BeispieleI, II und VI bis XI). Sie sind den
nicht in offen-zellige Schaumstoffe überführten Materialien, nachdem diese verdichtet
sind, vergleichbar, obwohl die erstgenannten gasdurchlässig sind. Während die Zugfestigkeitswerte
der verdichteten Produkte, die mittels der alkalischen Hydrolyse in offen-zellige
Schaumstoffe überführt worden sind (Beispiel II), ziemlich hoch sind, ließen sich
die Stränge wieder voneinander lösen, und -das Probestück fiel auseinander, als
es der Abriebprüfung unterzogen wurde. Die Zugfestigkeit der verdichteten Produkte,
die mittels alkalischer Hydrolyse in offen- bzw. gemischt-zellige Schaumstoffe überführt
und anschließend dem Gasverbrennungsverfahren unterzogen waren, war etwas niedriger,
jedoch fiel das Muster bei der Prüfung auf Abriebfestigkeit nicht auseinander. Das
verdichtete Produkt, durch welches die Nylonfasern hindurchgewebt waren (Beispiel
III), hatte eine Zugfestigkeit, die zweimal so groß war wie die des Beispieles I.
Wenn das verdichtete Produkt mit Geweben kaschiert (BeispielIV) oder mit modifizierenden
Stoffen, wie Polyamid, imprägniert war (Beispiel V), waren die Zugfestigkeitswerte
beträchtlich erhöht. Daraus ergibt sich, daß eine Modifizierung oder Verstärkung
für die Verbesserung der Zugfestigkeit der verdichteten Produkte sehr nützlich ist.
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Ein weiteres Mittel zur Erhöhung der Zugfestigkeit der verdichteten
Produkte besteht darin, daß das in offen-zelligen Schaumstoff überführte Material
vor der Verdichtung und Erhitzung gestreckt wird. Unerwarteterweise wurde gefunden,
daß die Zugfestigkeit der fertigen Produkte in signifikantem Maße erhöht war.
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In der Tabelle IV sind die Prüfergebnisse für zwei Polyäther-Polyurethan-Muster
und ein Polyester-Polyurethan-Muster wiedergegeben. Diese Muster wurden 1000/o in
einer Richtung (die Polyäther hatten anfangs eine Größe von 12,7 11,11. 7,93 cm
und wurden auf 23,49 - 7,93 - 2,22 cm verstreckt; und der Polyester hatte eine Ausgangsgröße
von 12,7 11,11. 5,08 cm und wurde gestreckt auf 23,49 7,93. 2,22 cm) und dann nach
Beispiel I verdichtet und erhitzt. Tabelle IV
| 1 2 3 4 |
| Zugfestigkeit $Wasserdamf- Trockenmuster $Nasser Msuter |
| kg/cm2 Durchlässigkeit Luftdruchlässigkeit Luftdruchlässigkeit |
| Einschüssiger Polyäther-Polyurethan |
| (a) ungestreckt . . . . . . . . . . . . . . 54,81 1,39 10-6
2,82 10-2 7,30 # 10-5 |
| (b) gestreckt .......... 105 1,41. 10-6 1, 29 10-2 1,85 10-5 |
| Polyester-Polyurethan |
| (a) ungestreckt . . . . . . . . . . . . . . 50,61 1,06 10-6
3,55 10-2 1,5 10-» |
| (b) gestreckt . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79,10 0,97
# 10-5 2,34 10-2 1,5 # 10-6 |
| Leder,,, . . . . . . . . . . . 246 1, 75 # 10-6 1,85 # 10-3
0,0 |
1. Siehe Bemerkung Tabelle 1.
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2. Siehe Tabelle III, Bemerkung zu Spalte 6.
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3. Siehe Tabelle III, Bemerkung zu Spalte 5.
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4. Unter Anwendung des Verfahrens, das in der Bemerkung Spalte 2
der Tabelle III beschrieben ist, mit der Abänderung, daß die Muster durch Einweichen
vor der Prüfung mit Wasser gesättigt werden.
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Wie sich aus der Tabelle IV ergibt, werden die Zugfestigkeitswerte
durch Streckung ganz erheblich erhöht.
-
Die Produkte sind, was Luft- und Wasserdampfdurchlässigkeit angeht,
dem Leder vergleichbar bzw. überlegen, während ihre Zugfestigkeit geringer ist.
Durch die Anwendung verschiedener hier erörterter Modifizierungs- oder Verstärkungsmethoden
können die Zugfestigkeitswerte erhöht werden bis zu einem Punkt, wo sie etwa dem
Leder vergleichbar sind. Auf diese Weise können die Schaumstoffe, nach der Erfindung
hergestellt, in gewissen Fällen als Lederersatz verwendet werden.
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Eine besonders wichtige Eigenschaft der erfindungsgemäß erhaltenen
Schaumstoffe ist darin zu sehen, daß sie in nassem Zustand luftdurchlässig sind.
Das Ergebnis der diesbezüglichen Überprüfung ist in der Tabelle IV gezeigt. Leder
ist in nassem Zustand nahezu luftundurchlässig, wodurch beispielsweise Schuhe so
unbehaglich sind, wenn sie naß geworden sind. In dieser Hinsicht sind daher die
Produkte der vorliegenden Erfindung dem Leder überlegen.
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Die Luftdurchlässigkeit, die Prozentzahlen der Wasseraufnahme und
die Steiggeschwindigkeit beim Aufsaugen von Wasser sind Anhaltspunkte für die Eignung
der Materialien nach der Erfindung für verschiedenste Zwecke, einschließlich insbesondere
der Anwendung für Kleidung und Fußbekleidung. Luftdurchlässigkeit ist ein Maß für
die Porosität und ändert sich mit der Porosität der als Ausgangsmaterial verwendeten,
in offen- bzw. gemischt-zellige Strukturen überführten Schaumstoffe mit dem Grad
der Verdichtung (Verdichtungsverhältnis) und dem Grad der Verstärkung, Kaschierung
oder Modifizierung des verdichteten Produktes mit verschiedenen Stoffen.
-
Der Prozentsatz an absorbiertem Wasser gibt einen Hinweis auf die
Fähigkeit der verdichteten Produkte, Wasser zu halten, wenn es von einer Oberfläche
nach der anderen transportiert wird. Aus Vergleichsbeispiel3 ist ersichtlich, daß
das nicht in offen-zelligen Schaumstoff überführte verdichtete Material im Vergleich
zu den anderen in Tabelle III aufgeführten Schaumstoffen in dieser Hinsicht äußerst
unzureichend ist.
-
Insbesondere im Hinblick auf die Verwendung für Kleidung und Schuhe
ist das Vermögen der bevorzugten Materialien, wie ein Docht Wasser aufsaugen und
transportieren zu können, wesentlich. Bei der Verwendung für Kleidungsstücke und
Schuhwerk können sie daher Schweiß von der Hautoberfläche nach der Außenseite des
Materials transportieren, wo er verdunsten kann. Die Fähigkeit, wie ein Docht Wasser
aufzusaugen und weiterzufördern, trägt ganz erheblich zum Behagen des Trägers der
betreffenden Kleidungsstücke oder des Schuhwerks bei.
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Wie sich aus den BeispielenI, II und III ergibt, habendiebevorzugten
Schaumstoffe nach der Erfindung ein gutes »Dochtverhalten«. Dies ist ein völlig
unerwartetes Ergebnis. Es sind dies die Materialien, die durch Wärmebehandlung,
und zwar speziell durch das bevorzugte Gasverbrennungsverfahren, in einen offen-
bzw.
gemischt-zelligen Schaumstoff überführt worden sind. Im Vergleich zu den verdichteten
Produkten der Vergleichsbeispiele 1, 2 und 3 ist das »Dochtvermögen« der bevorzugten
Materialien sehr viel größer. Es wurde gefunden, daß die gemäß der Erfindung. hergestellten
Schaumstoffe ein größeres >Dochtvermögen « haben als Standard-Elkleder. Daher
sind diese Schaumstoffe für die Herstellung von Schuhwerk sehr geeignet.
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Aus der Abrieb-Widerstandsprüfung ergibt sich, daß diese Schaumstoffe
einen guten Widerstand gegenüber Abrieb haben. Diese Eigenschaft ist für solche
Anwendungszwecke wichtig, bei denen die Schaumstoffe Abrieb ausgesetzt sind, was
bei Schuhwerk der Fall ist.
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Aus alledem ergibt sich, daß die erfindungsgemäß hergestellten Schaumstoffe
außerordentlich brauchbar und vielseitig sind. Sie können für Kleidungszwecke aller
Art, einschließlich Schuhwerk, für Filter und viele andere Anwendungszwecke eingesetzt
werden, die ein poröses und biegsames Material erfordern. Die bevorzugten verdichteten
Schaumstoffe sind wegen ihres »Dochtvermögens« besonders geeignet für Kleidung und
Schuhwerk sowie für medizinische Zwecke.
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Es bleibt zu bemerken, daß sowohl elastomere als auch harte, offen-
bzw. gemischt-zellige Schaumstoffe aus von Isocyanaten ableiteten Polymerisate nach
dem Verfahren der Erfindung verdichtet und erhitzt werden können. In beiden Fällen
sind die verdichteten Schaumstoffe biegsam, wenn auch die aus harten Schäumen hergestellten
weniger biegsam sind. Wenn von elastomeren Schäumen ausgegangen wird, erhält man
biegsame als auch elastische Schaumstoffe. In gewissen Fällen weisen die erfindungsgemäß
verdichteten Produkte eine blanke oder glänzende Oberfläche auf.
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Dies ist die Folge davon, daß das Material derartig erhitzt und verdichtet
wird, daß die Polymerstränge an der Oberfläche in einer senkrecht zur Richtung der
Verdichtung liegenden Ebene flachgepreßt wurden.
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Abwandlungen der Oberfiächen-Eigenschaften der verdichteten Schäume
sind ohne weiteres möglich.